Ученые создали сверхпрочный нанобетон

В современном мире все больше бетонных домов, и хотя мы используем этот материал на протяжении сотен лет, его все равно можно еще улучшить. Исследователям из Университета Райс удалось найти способ придавать цементным частицам конкретные формы для того, чтобы сделать бетон прочнее, менее пористым и более экологически чистым. Ученым удалось синтезировать частицы определенной формы, вместо произвольной, в результате эксперимента они стали кубами, прямоугольными призмами, дендритами и ромбоэдрами, которые способны прилегать друг к другу значительно плотнее. Такой бетон лучше держит воду, предотвращая его от разрушения изнутри.

«Мы называем это программируемым цементом», — говорит Ружбе Шашавари, ведущий автор исследования: «Большое достижение в этой работе заключается в том, что это первый шаг в регулировании кинетики цемента, чтобы получить желаемые формы. Мы смогли контролировать морфологию и размер частиц так, чтобы они могли самостоятельно собираться в микроструктуры с гораздо большей плотностью по сравнению с обычным бетоном». 

Для этого разработчики добавили поверхностно-активных соединений и силикат кальция с положительным и отрицательным зарядом, прежде чем подвергать бетонную смесь воздействию углекислого газа и УЗИ. Изменение количества силиката кальция влияет на форму, которую принимают частицы: когда его меньше, получаются сферические частицы, когда больше — кубические. Затем частицы под воздействием воды соединяются между собой, а благодаря правильной геометрической форме они прилегают друг к другу значительно плотнее, что повышает плотность бетона.

«Это связано с тем, что такие частицы создают более прочную микроструктуру», — объясняет Шашавари: «Снижение пористости бетона делает его влагостойким, что также оберегает стальную арматуру внутри бетонной конструкции от нежелательных внешних воздействий».