Геополимер из трубчатых частиц оказался в 1,5 раза прочнее бетона
Российские ученые установили, что прочность геополимера зависит от формы частиц исходного сырья. Наилучшие характеристики показал материал из частиц в виде трубок.
Источник: Ольга Голубева / из личного архива. Участник проекта Андрей Алексеев за работой.
МОСКВА, 23 июля /Новости науки/. Российские ученые получили геополимер прочностью 85 мегапаскалей. Материал выдерживает давление в 1,5 раза выше, чем распространенный строительный бетон, сообщила пресс-служба Российского научного фонда.
Геополимеры рассматриваются как более экологичная альтернатива бетону. Для их получения можно использовать глины и промышленные отходы, содержащие кремний и алюминий. Производство таких материалов позволяет сократить выбросы углекислого газа, тогда как на изготовление цемента приходится 5–8% мировых выбросов CO₂.
«В дальнейшем мы планируем создать долговечные и прочные геополимерные матрицы для захоронения радиоактивных отходов и получения строительных материалов для арктической зоны», — рассказала руководитель проекта, заведующая лабораторией Института химии силикатов имени И. В. Гребенщикова Ольга Голубева.
Исследователи изготовили геополимеры из частиц трех форм — пластин, трубок и сфер. Размер частиц составлял от 0,1 до 17 микрометров. Сырье нагрели до 750 градусов Цельсия, после чего смешали со щелочным раствором, запускающим образование прочной полимерной структуры.
Быстрее всего затвердевала смесь с трубчатыми частицами: она превращалась в плотный гель за 40 минут. Сферическим частицам потребовалось 110 минут, пластинчатым — 120 минут. Геополимер из трубчатых частиц выдержал давление 85 мегапаскалей, из пластинчатых — 56 мегапаскалей, а из сферических — 47 мегапаскалей. Ученые объяснили преимущество трубчатых частиц тем, что они упорядоченно укладываются внутри материала и помогают ему выдерживать большие нагрузки.
Полученные данные позволят управлять скоростью затвердевания, прочностью и внутренней структурой геополимеров. В дальнейшем исследователи планируют применять отечественное минеральное сырье, а также разработать технологию 3D-печати прочных и химически устойчивых изделий. Такие материалы могут использоваться в Арктике и для безопасного захоронения радиоактивных отходов. Исследование опубликовано в журнале Ceramics International.
Геополимеры рассматриваются как более экологичная альтернатива бетону. Для их получения можно использовать глины и промышленные отходы, содержащие кремний и алюминий. Производство таких материалов позволяет сократить выбросы углекислого газа, тогда как на изготовление цемента приходится 5–8% мировых выбросов CO₂.
«В дальнейшем мы планируем создать долговечные и прочные геополимерные матрицы для захоронения радиоактивных отходов и получения строительных материалов для арктической зоны», — рассказала руководитель проекта, заведующая лабораторией Института химии силикатов имени И. В. Гребенщикова Ольга Голубева.
Исследователи изготовили геополимеры из частиц трех форм — пластин, трубок и сфер. Размер частиц составлял от 0,1 до 17 микрометров. Сырье нагрели до 750 градусов Цельсия, после чего смешали со щелочным раствором, запускающим образование прочной полимерной структуры.
Быстрее всего затвердевала смесь с трубчатыми частицами: она превращалась в плотный гель за 40 минут. Сферическим частицам потребовалось 110 минут, пластинчатым — 120 минут. Геополимер из трубчатых частиц выдержал давление 85 мегапаскалей, из пластинчатых — 56 мегапаскалей, а из сферических — 47 мегапаскалей. Ученые объяснили преимущество трубчатых частиц тем, что они упорядоченно укладываются внутри материала и помогают ему выдерживать большие нагрузки.
Полученные данные позволят управлять скоростью затвердевания, прочностью и внутренней структурой геополимеров. В дальнейшем исследователи планируют применять отечественное минеральное сырье, а также разработать технологию 3D-печати прочных и химически устойчивых изделий. Такие материалы могут использоваться в Арктике и для безопасного захоронения радиоактивных отходов. Исследование опубликовано в журнале Ceramics International.
