В последние годы ведутся активные исследования по применению графена и графеновых структур в самых разных областях. Одним из перспективных направлений является использование графеновых добавок для улучшения характеристик строительных материалов. Давайте разберемся, что такое графен, и почему его добавление в бетон, кирпичи и другие стройматериалы открывает большие возможности для строительной отрасли.
Графен и его свойства
Графен представляет собой плоский одноатомный слой углерода, имеющий гексагональную структуру. Этот уникальный двумерный материал обладает выдающимися механическими, электрическими и теплофизическими характеристиками. Графен является самым прочным материалом на Земле - его прочность в 200 раз выше, чем у стали! При этом он крайне легкий и гибкий. Графен обладает отличной теплопроводностью, может проводить электрический ток выше, чем медь.
Такое сочетание уникальных свойств открывает поистине безграничные перспективы применения графена во многих областях. И использование в строительстве не является исключением!
Применение графена в строительстве
Графеновые добавки в строительных материалах позволяют значительно улучшить их качество и характеристики. Рассмотрим основные направления использования графена в строительной сфере.
Графен в бетоне
Основное преимущество графена - его высочайшая прочность. Добавление всего нескольких процентов графена в цемент позволяет увеличить прочность бетона в разы! Например, американские ученые создали бетон с добавкой графена, который более чем в 2 раза превосходит обычный бетон по прочности на сжатие и изгиб.
Кроме того, графеновые структуры уменьшают пористость бетона, повышая его водонепроницаемость и долговечность. То есть возможно создание бетона повышенной коррозионной стойкости, способного прослужить гораздо дольше обычного. Это крайне важно для строительства различных инженерных сооружений.
Графен в кирпичах
Использование графена при производстве керамического кирпича также делает его более прочным, износостойким и долговечным. Графеновая добавка улучшает вязкость керамической массы, что позволяет лучше формировать кирпичи и получать более плотную однородную структуру после обжига.
В итоге керамические блоки с графеном имеют меньший процент брака и значительно превосходят по прочностным характеристикам традиционные кирпичи.
Графен в других стройматериалах
Графеновые добавки помимо бетона и кирпичей активно исследуются для использования в следующих строительных материалах:
- Древесина. Графен позволяет значительно повысить прочность древесины, а также придать ей огнеупорные и антисептические свойства. Древесина с графеном служит дольше и может использоваться для создания более надежных деревянных конструкций.
- Стекло. Применение графена при производстве стекла делает его более прочным и износостойким. Такое стекло выдерживает большие нагрузки и менее подвержено сколам при ударах.
- Лакокрасочные материалы. Графеновые частицы, добавленные в краски и лаки, значительно увеличивают их антикоррозионные свойства. Покрытия на основе таких ЛКМ надежно защищают металлоконструкции от ржавчины на долгие годы.
- Теплоизоляционные материалы. Использование графена позволяет улучшить теплоизоляционные характеристики и создавать более эффективные энергосберегающие утеплители для зданий.
Как видно, везде добавки на основе графена демонстрируют отличные возможности для улучшения физико-механических, эксплуатационных и других свойств самого широкого спектра строительных материалов.
Преимущества графеновых добавок
Подведем краткие итоги, какие основные плюсы дает использование графена в строительных материалах:
- Значительное повышение прочности, износостойкости и долговечности
- Уменьшение веса при сохранении высокой прочности
- Повышение плотности, снижение пористости
- Улучшение теплопроводности
- Придание коррозионной стойкости
- Улучшение других эксплуатационных характеристик
- Перспективы применения графена
Учитывая уникальные возможности графена, перспективы его использования в строительстве выглядят поистине безграничными. По мере проведения дальнейших исследований и отработки технологий, применение графеновых добавок будет только расширяться.
Графен позволит создавать по-настоящему инновационные строительные материалы с рекордными характеристиками. В будущем с применением графена можно будет возводить сверхпрочные, надежные и долговечные здания и сооружения принципиально нового типа. Графен способен коренным образом улучшить свойства строительных материалов, делая их более прочными, легкими и устойчивыми к внешним факторам.