В останні роки ведуться активні дослідження щодо застосування графену і графенових структур у різних областях. Одним із перспективних напрямків є використання графенових добавок для покращення характеристик будівельних матеріалів. Давайте розберемося, що таке графен, і чому його додавання до бетону, цегли та інших будматеріалів відкриває великі можливості для будівельної галузі.
Графен та його властивості
Графен є плоским одноатомним шаром вуглецю, що має гексагональну структуру. Цей унікальний двовимірний матеріал має видатні механічні, електричні та теплофізичні характеристики. Графен є найміцнішим матеріалом на Землі - його міцність у 200 разів вища, ніж у сталі! При цьому він вкрай легкий та гнучкий. Графен має відмінну теплопровідність, може проводити електричний струм вище, ніж мідь.
Таке поєднання унікальних властивостей відкриває воістину безмежні перспективи застосування графену у багатьох областях. І використання у будівництві не є винятком!
Застосування графена у будівництві
Графенові добавки в будівельних матеріалах дозволяють значно покращити їх якість та характеристики. Розглянемо основні напрями використання графену у будівельній сфері.
Графен у бетоні
Основна перевага графена - його найвища міцність. Додавання всього кількох відсотків графену до цементу дозволяє збільшити міцність бетону в рази! Наприклад, американські вчені створили бетон із добавкою графену, який більш ніж у 2 рази перевершує звичайний бетон за міцністю на стиск та вигин.
Крім того, графенові структури зменшують пористість бетону, підвищуючи його водонепроникність та довговічність. Тобто створення бетону підвищеної корозійної стійкості, здатного прослужити набагато довше звичайного. Це дуже важливо для будівництва різних інженерних споруд.
Графен у цеглі
Використання графена при виробництві керамічної цегли також робить його більш міцним, зносостійким та довговічним. Графенова добавка покращує в'язкість керамічної маси, що дозволяє краще формувати цеглу та отримувати більш щільну однорідну структуру після випалу.
У результаті керамічні блоки з графеном мають менший відсоток шлюбу і значно перевершують за характеристиками міцності традиційні цеглини.
Графен в інших будматеріалах
Графенові добавки, крім бетону та цегли, активно досліджуються для використання в наступних будівельних матеріалах:
- Деревина. Графен дозволяє значно підвищити міцність деревини, а також надати їй вогнетривких та антисептичних властивостей. Деревина з графеном служить довше і може використовуватися для більш надійних дерев'яних конструкцій.
- Скло. Застосування графена при виробництві скла робить його більш міцним та зносостійким. Таке скло витримує великі навантаження і менш схильне до сколів при ударах.
- Лакофарбові матеріали. Графенові частинки, додані в фарби та лаки, значно збільшують їх антикорозійні властивості. Покриття на основі таких ЛКМ надійно захищають металоконструкції від іржі на довгі роки.
- Теплоізоляційні матеріали. Використання графена дозволяє покращити теплоізоляційні характеристики та створювати ефективніші енергозберігаючі утеплювачі для будівель.
Як видно, скрізь добавки на основі графену демонструють чудові можливості для покращення фізико-механічних, експлуатаційних та інших властивостей найширшого спектру будівельних матеріалів.
Переваги графенових добавок
Підіб'ємо короткі підсумки, які основні плюси дає використання графену в будівельних матеріалах:
- Значне підвищення міцності, зносостійкості та довговічності
- Зменшення ваги при збереженні високої міцності
- Підвищення щільності, зниження пористості
- Поліпшення теплопровідності
- Надання корозійної стійкості
- Поліпшення інших експлуатаційних характеристик
- Перспективи застосування графену
Враховуючи унікальні можливості графена, перспективи його використання у будівництві виглядають справді безмежними. У міру проведення подальших досліджень та відпрацювання технологій застосування графенових добавок буде тільки розширюватися.
Графен дозволить створювати по-справжньому інноваційні будівельні матеріали із рекордними характеристиками. У майбутньому із застосуванням графена можна буде зводити надміцні, надійні та довговічні будівлі та споруди принципово нового типу. Графен здатний докорінно поліпшити властивості будівельних матеріалів, роблячи їх більш міцними, легкими та стійкими до зовнішніх факторів.