Нанотрубки из мха: как российские инженеры укрепляют здания
Как объясняет Александр Беккер, директор ИШ ДВФУ, бетонные изделия с композитной арматурой имеют высокую деформативность и большую ширину раскрытия трещин по сравнению с образцами со стальной арматурой. Инженеры ДВФУ решили укрепить структуру композитной арматуры с помощью нанотехнологий. Беккер и научный сотрудник международного научно-образовательного центра «R&D центр «Арктика» Андрей Уманский уже получили патент на свое изобретение .
Основой новой арматуры служит множество высокопрочных непрерывных волокон. Их объединяют в стержень полимерной матрицей, которая скрепляет волокна и защищает их от агрессивного воздействия окружающей среды. В эпоксидную смолу матрицы изобретатели добавили углеродные нанотрубки. Они на микроуровне выполняют функцию армирующего материала и благодаря своим свойствам являются центрами направленной кристаллизации.
«Углеродные нанотрубки обладают высокими механическими характеристиками и могут применяться как эффективное средство повышения физико-механических свойств композитов. Это объясняется тем, что свободные химические связи нанотрубок обеспечивают лучшее сцепление компонентов и, как следствие, повышают прочность материала», — объяснил Александр Беккер.
Новая арматура с нанотрубками отличается повышенным значением сопротивления на растяжение (на 75−97% по сравнению с обычной) и более высоким модулем упругости при сжатии/растяжении — на 7−15%.
Интересная особенность технологии заключается в способе получения нанотрубок. Они производятся из мха сфагнума бурого (Sphagnum fuscum), собранного на болотах нижнего Приамурья. Этот мох активно используется в строительстве благодаря своей низкой теплопроводности и устойчивости к разложению. Теперь он демонстрирует новые уникальные свойства. После механической, термической и химической переработки природного сырья, получают углеродные нанотрубки диаметром 10−20 нанометров, которые ученые и предлагают использовать для укрепления арматуры.
