Исследователи из университета Пердью, продемонстрировали целлюлозные нанокристаллы, которые получили из промышленных отходов. Они способны увеличить прочность бетона. Произведена из возобновляемых источников сырья добавка имеет значительный потенциал для улучшения строительного материала который имеет самый распространенный спектр применения.
Как недавно продемонстрировали исследователи из университета Пердью, целлюлозные нанокристаллы, полученные из промышленных побочных продуктов, способны увеличить прочность бетона. Эта добавка из возобновляемых источников сырья имеет значительный потенциал для улучшения повсеместно используемого строительного материала.
Целлюлозные нанокристаллы получены из побочных продуктов от бумажной, биоэнергетической и сельскохозяйственной промышленности. Они извлекаются из структур, известных как микрофибриллы целлюлозы, которые придают растениям и деревьям высокую прочность, малый вес и устойчивость.
Эти же уникальные свойства имеют и целлюлозные нанокристаллы, которые увеличивают прочность бетона на разрыв на 30%, и, по сути, могут быть использованы для создания нового класса биоматериалов с широкими возможностями применения, как в гражданском строительстве, так и в автомобильной промышленности.
Как отмечают исследователи, одним из факторов, ограничивающих прочность и долговечность современного бетона, является то, что не все частицы цемента гидратизируются во время замеса раствора, в результате чего появляются поры и другие дефекты бетона. Целлюлозные нанокристаллы увеличивают степень гидратации бетонной смеси, что позволяет не только устранять дефекты, но и потенциально изменять структуру бетона в сторону улучшения.
Бетон с включениями целлюлозных нанокристаллов был изучен с использованием нескольких методов анализа и визуализации. Поскольку химические реакции в отвердении бетона являются экзотермическими, ученые выявили увеличение количества выделяемой теплоты, что указывает на улучшение гидратации бетона. Исследователи также выдвинули гипотезу о точном местоположении нанокристаллов в цементной матрице и узнали, как они взаимодействуют с частицами цемента в свежем и затвердевшем бетонном растворе. Ученые обнаружили, что нанокристаллы образуют маленькие «входы» для лучшего проникновения воды в бетон.
Исследования ученых из университета Пердью полностью поддерживаются государственно-частной компанией P3Nano, которая занимается разработкой древесных наноматериалов для широкого круга коммерческих продуктов. В дальнейшем ученые планируют комплексные эксплуатационные испытания нового бетона.
