Kompozyt cementowy z wielościennymi nanorurkami węglowymi

Cementowe materiały kompozytowe z nanorurkami węglowymi wywołują zainteresowanie producentów betonu. W najnowszej pracy naukowców Uniwersytetu Tianjin wykazano, iż dodatek wielościennych nanorurek węglowych (MWCNT) znacząco poprawia właściwości mechaniczne i elektryczne betonu. Zaprawa cementowa z domieszką nanorurek węglowych stanowi wodny układ dyspersyjny, którego stabilność analizuje się w ramach rozszerzonej teorii DLVO. Przeprowadzone modelowanie pokazało, że odpowiedni dobór substancji dyspergującej zapobiegają agregacji nanorurek w dyspersji wodnej.

Tendencja do tworzenia agregatów z nanorurek wynika z oddziaływań van der Waalsa. Jest ona główną przeszkodą w wytwarzaniu wszystkich materiałów kompozytowych z udziałem nanorurek. Dokonano szeregu prób zapraw z różnymi substancjami powierzchniowo czynnymi, począwszy od powszechnie stosowanego dodecylosiarczanu sodu (SDS). Najlepsze rozproszenie nanorurek w uzyskanym cemencie gwarantuje superplastyfikator polikarboksylanowy (PCE). Obrazy z elektronowego mikroskopu skaningowego pokazują, że w obecności PCE nanorurki doskonale wbudowują się w strukturę betonu. Przekłada się to na właściwości mechaniczne betonu, które wykonano po 28-dniowym okresie dojrzewania. 0,1%, 0,3% i 0,5% koncentracja nanorurek zwiększa wytrzymałość na zginanie o 12,9%, 15,8% i 20%. Jednocześnie zmniejsza się opór elektryczny właściwy o 16,9%, 19,7% i 40,3%. Kluczem do poprawy właściwości mechanicznych i elektrycznych cementowych materiałów kompozytowych z nanorurkami jest dobre rozproszenie napełniacza w matrycy cementowej.

Więcej: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0950061820327513