Použitie oxidu grafénu spevňuje a elektrifikuje 3D tlačený betón
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 12. 12. 2023
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Betónové konštrukcie vyrobené technológiou 3D tlače sa môžu stavať rýchlejšie a lacnejšie ako ich tradičné náprotivky, no nie vždy sú také pevné. Tento problém sa možno čoskoro vyrieši pridaním štipky oxidu grafénu, ktorý by sa mohol použiť aj na detekciu trhlín v betónovej konštrukcii.
Bežne sa betónové budovy, mosty a iné konštrukcie vyrábajú tak, že sa mokrý betón naleje do drevených foriem (takzvané debnenie), ktoré sa po vytvrdnutí betónu odstránia. Naproti tomu 3D tlač takýchto štruktúr zahŕňa ukladanie postupných vrstiev vytlačeného betónu, ktoré sa pri tvrdnutí spájajú. Nanešťastie, väzby medzi týmito vrstvami niekedy skončia ako slabé miesta, čo znižuje celkovú pevnosť betónovej konštrukcie.
V snahe vyriešiť tento problém sa vedci z austrálskej univerzity RMIT a Melbournskej univerzity pokúsili pridať oxid grafénu do cementu, ktorý sa používa ako spojivo v 3D tlačenom betóne. Oxid grafénu je oxidovaná forma grafénu, čo je zasa jeden atóm hrubý plát uhlíkových atómov spojených vo forme včelieho plástu.
Po experimentovaní s rôznymi množstvami sa zistilo, že keď sa oxid grafénu pridával v dávke 0,015 % hmotnosti cementu, výsledný betón vykazoval lepšie spojenie medzi vrstvami. Toto zvýšenie viedlo k 10 % zvýšeniu celkovej pevnosti konštrukcie.
„Oxid grafénu má na svojom povrchu funkčné skupiny, ktoré sú ako lepkavé miesta na povrchu materiálu, ktoré sa môžu zachytiť na iných veciach,“ povedal doc. Jonathan Tran z RMIT. „Tieto „lepivé miesta“ sú tvorené najmä rôznymi funkčnými skupinami obsahujúcimi kyslík, ktoré zohrávajú kľúčovú úlohu pri uľahčovaní jeho pevnejších väzieb s inými materiálmi, ako je napríklad cement. Táto silná väzba môže zlepšiť celkovú pevnosť betónu“.
Navyše, keďže je grafén vysoko elektricky vodivý, je možné cez stvrdnutý betón prevádzať elektrický prúd. Tím dúfa, že táto funkcia by sa jedného dňa mohla využiť v systéme na detekciu trhlín, v ktorom by aj tie najmenšie trhliny prerušili elektrický obvod prechádzajúci betónovou konštrukciou.
V tejto oblasti je ešte potrebné vykonať ďalší výskum, navyše vedci ešte musia určiť, ako sa pevnosť upraveného 3D tlačeného betónu porovnáva s pevnosťou tradičného liateho betónu. Článok o štúdii, ktorú viedol doktorand Junli Liu z RMIT, bol nedávno uverejnený v magazíne Additive Manufacturing Letters.
