« Quay lại

Khối cầu có thể làm cho bê tông chắc hơn

Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Rice đã tạo ra các khối cầu silicat canxi có kích thước micron để làm tăng độ cứng và tính chất xanh cho bê tông, vật liệu tổng hợp được sử dụng nhiều nhất trên thế giới.

 


Đối với các nhà khoa học vật liệu tại trường Đại học Rice, các khối cầu là những khối ghép có thể được tạo ra với chi phí thấp và có triển vọng giảm thiểu sử dụng các kỹ thuật tiêu tốn nhiều năng lượng hiện được dùng để sản xuất xi măng, chất kết dính phổ biến nhất trong bê tông.

Các nhà nghiên cứu đã tạo ra các khối cầu trong dung dịch bao quanh các hạt nano của chất hoạt động bề mặt giống chất tẩy rửa thông dụng. Các khối cầu có thể được kích thích để tự lắp ghép thành các chất rắn chắc chắn, cứng, đàn hồi và bền hơn so với xi măng Portland phổ biến.

Rouzbeh Shahsavari, phó giáo sư khoa học vật liệu và kỹ thuật nano và là đồng tác giả nghiên cứu cho rằng: "Xi măng không có cấu trúc đẹp nhất. Các hạt xi măng vô định hình và không được sắp xếp có tổ chức. Nhưng với vật liệu này, chúng ta xác định được giới hạn và có thể tạo nên các polyme hoặc vật liệu khác giữa các khối cầu để điều khiển cấu trúc từ dưới lên và dự đoán chính xác hơn cách nó có thể gãy". Các khối cầu phù hợp với nhiều ứng dụng dụng như kỹ thuật mô xương, cách nhiệt, gốm và vật liệu composite cũng như xi măng.

Nghiên cứu này dựa vào công trình nghiên cứu năm 2017 của chính nhóm nghiên cứu để phát triển các vật liệu tự hàn gắn có các khối cầu silicat canxi xốp, vi mô. Vật liệu mới không xốp, như lớp vỏ silicat canxi rắn bao quanh phần tử của chất hoạt động bề mặt.

Nhưng giống như dự án trước đó, dự án này lấy cảm hứng từ cách tự nhiên phối hợp các giao diện giữa những vật liệu khác nhau, đặc biệt là trong xà cừ, vật liệu của vỏ sò. Sức mạnh của xà cừ là do các tiểu cầu hữu cơ mềm và tiểu cầu vô cơ cứng xen kẽ nhau. Do các khối cầu mô phỏng những cấu trúc đó, nên chúng được coi là phỏng sinh học.

Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra khả năng kiểm soát kích thước của các khối cầu có đường kính từ 100 đến 500 nanomet bằng cách điều chỉnh chất bề mặt, dung dịch, nồng độ và nhiệt độ trong quá trình sản xuất. Như vậy các khối cầu phù hợp cho nhiều ứng dụng.

Trong các thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã sử dụng hai chất hoạt động bề mặt phổ biến để tạo nên các khối cầu và nén các sản phẩm của chúng thành dạng viên để thử nghiệm. Kết quả là các viên DTAB được nén chặt tốt và cứng hơn với các mô đun có độ đàn hồi cao hơn các viên CTAB hoặc xi măng thông dụng. Chúng cũng có khả năng cách điện tốt.

PGS. Shahsavari cho biết kích thước và hình dạng của các hạt nói chung có ảnh hưởng lớn đến tính chất cơ học và độ bền của vật liệu khối như bê tông. Việc tăng độ bền của xi măng cho phép các nhà sản xuất sử dụng ít bê tông hơn, không chỉ giảm trọng lượng mà cả năng lượng cần để sản xuất và giảm phát thải cacbon từ sản xuất xi măng. Vì các khối cầu được nèn chặt hiệu quả hơn các hạt không đồng đều trong xi măng thông dụng, nên vật liệu thu được sẽ có khả năng chống lại các ion gây hại từ nước và các chất gây ô nhiễm khác. Do đó sẽ ít phải bảo trì và thay thế thường xuyên hơn.

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Langmuir của Hội Hóa học Hoa Kỳ.

Tin khác

Liên kết website Liên kết website

  Cổng Thông tin điện tử  SỞ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ TỈNH NGHỆ AN


Cơ quan chủ quản: Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Nghệ An. 

Số 75 Nguyễn Thị Minh Khai, TP. Vinh, Nghệ An

Điện thoại: 02383.844500 - Fax: 02383.598478

Email: khcn@khcn.nghean.gov.vn


Cơ quan thiết lập: Trung tâm Thông tin KHCN và Tin học Nghệ An
Số 75A Nguyễn Thị Minh Khai, TP. Vinh, Nghệ An
Điện thoại: 02383.837448 - 02383566380.   Email: webkhcnnghean@gmail.com
Người chịu trách nhiệm: Võ Hải Quang, Giám đốc TT Thông tin KHCN và Tin học Nghệ An
Giấy phép thiết lập số: 23/GP-TTĐT ngày 28/3/2017 do Sở TT&TT Nghệ An cấp

 

 

@ Ghi rõ nguồn ngheandost.gov.vn khi phát hành lại thông tin từ website này.