Нанокристаллы целлюлозы. Теперь и в бетоне.

Нанокристаллы целлюлозы. Теперь и в бетоне.

Согласно информации, размещенной на научном портале phys.org, недавно ученые изобрели очередной инновационный способ укрепления бетона.

Теперь для этого предлагается использовать нанокристаллы целлюлозы, которые добываются из отходов целлюлозно-бумажной промышленности и некоторых сельскохозяйственных структур. Размер такого нанокристалла сравним с 1/1000 доли одной песчинки. Собственно, для извлечения этих нанокристаллов нужны целлюлозные микрофибриллы, из которых состоят клеточные стенки растений. Именно они придают деревьям одновременно прочность и эластичность, которые позволяют использовать древесину как стройматериал, способный в ряде случаев даже конкурировать с бетоном (например, при строительстве индивидуальных жилых домов).

Ученые из американского университета Пердью в конце марта наглядно продемонстрировали, что новая смесь бетона с присадкой из целлюлозных нанокристаллов получилась на 30% прочнее обычного бетона, используемого в строительстве (об этом говорится в официальном релизе, опубликованном в февральском выпуске журнала Cement and Concrete Composites).

В чем же секрет бетона с такими нанокристаллами? До сегодняшнего дня одним из ключевых факторов, ограничивающих прочность и долговечность бетона, является неравномерное смачивание водой всех частиц цемента во время смешения. Впоследствии, после того как раствор высохнет, участки с недостатком влаги приводят к появлению в бетоне всевозможных трещин, дефектов и неровностей.

Многие производители и изобретатели пытались увеличить прочность другими способами - например, используя технологию Sensing skin, суть которой заключается в максимально оперативном выявлении таких дефектов; применяя супер-прочный материал кевлар или внедряя в бетон бактерии, которые заполняли бы появившиеся полости. Но команда университета Пердью решила "лечить" именно первопричину и предотвратить саму возможность появления трещин.

Нанокристаллы целлюлозы способны справиться именно с проблемой недостаточной гидратации смеси. Согласно исследованиям, они увеличат пластичность бетона путем более равномерного поступления влаги в смесь.

Особенно ценно в открытии то, что сама новая присадка экологична и при этом в сырье для ее производства нет недостатка. Более того, ее выработка может даже помочь в таком важном деле, как переработка промышленных отходов. То есть, может считаться "зеленой" технологией.

Ученые полагают, что скоро технологии с использованием нанокристаллов могут привести к появлению целого класса биоматериалов, которые будут применяться не только в строительстве зданий, но и, к примеру, при производстве авто-компонентов.

Однако, как всегда встает вопрос о том, не опасны ли нанокристаллы целлюлозы для здоровья людей (как это произошло с минеральной ватой или с пропитками, замедляющими горение утеплителей. Ряд исследований на эту тему уже проведен. И первоначальные результаты не выявили токсичного воздействия нанокристаллов на человека. Однако ученые все же настаивают на том, что исследование этого аспекта требует куда большего внимания, и в этом с ними спорить сложно.

Если же говорить об использовании нанокристаллов целлюлозы при изготовлении бетона, то в планах у разработчиков дальнейшие и более масштабные тесты нового продукта. А далее - выход на производство в коммерческих масштабах.