Исследователи из Университета Райса в Хьюстоне (США) разработали новый процесс преобразования старых покрышек в графен, который затем можно использовать для изготовления бетона. Это не только более экологично. Как заявляют ученые, бетон получается значительно прочнее.
Исследователи нашли новый способ превращения старых шин в графен
Исследование основано на предыдущих достижениях команды по созданию графена с помощью процесса, называемого мгновенным джоулевым нагревом. Процесс включает использование разряда электричества для быстрого нагревания почти любого источника углерода примерно до 2725 °C. При этом он превращается в чешуйки графена. Получается турбостратный графен, слои которого не совпадают идеально. Это делает его более растворимым и легче интегрируемым в композитные материалы.
В прошлом году команда исследователей продемонстрировала эту технику, утилизируя отходы, включая пластик. Теперь они перешли на старые шины. Ученые говорят, что предыдущие попытки превратить шины непосредственно в графен не дали хороших результатов, поэтому для нового исследования они обратились к материалу, который прошел стандартный процесс переработки.
Производство графена для укрепления бетона
Пиролиз включает сжигание шин в среде с низким содержанием кислорода, в результате чего образуется масло, которое очень полезно для ряда промышленных процессов. Но при этом образуется твердый углеродный остаток, для которого труднее найти новое применение.
Исследователи обнаружили, что углеродная сажа, полученная из шин, является отличным компонентом для производства флэш-графена. Когда они подвергли материал мгновенному нагреву, около 70 % его было преобразовано в графен, а смесь измельченной резины покрышек и технического углерода дала 47 %.
Затем команда продемонстрировала конкретный вариант использования нового графенового материала - производство бетона. Они добавили 0,1% (массовая доля) графена, полученного из технического углерода для шин, и 0,05 % смеси технического углерода и измельченной резины в портландцемент. Исследователи обнаружили, что бетонные цилиндры, изготовленные из этого цемента, показали примерно на 30 % большую прочность на сжатие, чем бетон, сделанный без добавки графена.
Экологическая составляющая исследования
Команда утверждает, что бетон, армированный графеном, имеет несколько преимуществ, направленных на улучшение экологии. Это не только поможет предотвратить попадание отработанных шин на свалку, но и увеличит прочность конечного материала, а также уменьшит количество бетона, необходимого для строительства.
«Бетон является самым производимым материалом в мире. Его изготовление производит до 9 % мировых выбросов углекислого газа. Если мы сможем использовать меньше бетона на наших дорогах, зданиях и мостах, мы сможем снизить процент выбросов в окружающую среду», - говорит Джеймс Тур, соавтор исследования.
