使用氧化石墨烯和煤废料来制造混凝土

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华盛顿州立大学的研究人员试图找到粉煤灰问题的解决方案,粉煤灰是煤基发电的废物,也是已知的环境和废物管理问题。华盛顿,土木工程系土木与环境工程系副教授,研究生徐刚,在他们的新方法中使用石墨烯,利用粉煤灰生产混凝土。

耐用的新混凝土消除了使用已知对环境有害的水泥。粉煤灰代替水泥,用作混凝土中的粘合剂。通过这样做,施和徐能够用一种解决方案解决两个环境问题。

传统上,混凝土通过将水泥与沙子和砾石混合来加工,这在全世界范围内贡献了百分之五到八的温室气体排放。水泥是混凝土中的关键成分,生产它需要极高的温度和大量的能量。

一些研究人员试图在混凝土生产中使用粉煤灰,但未能消除制造水泥所涉及的强烈加热步骤。“我们的生产方法不需要加热或使用任何水泥,”徐说。

为了激活苍蝇并将其变成能够粘合混凝土的水泥状材料,该团队使用氧化石墨烯并将其与飞灰和水结合。这种组合产生了一种化学反应,可以重新排列溶液中的原子,在坚固的水泥状粘合剂中形成牢固结合的原子。

施和徐设计的粉煤灰混凝土是透水的,这意味着水能够通过它。这有利于补充地下水以及降低洪水的可能性。

在华盛顿州立大学校园进行的几项测试表明,新混凝土可承受各种重量负荷和温度。其他测试,如埋在混凝土下的监测传感器,仍在进行中。

研究人员希望有朝一日能够将专利技术商业化。“经过进一步的测试,我们希望用这种混凝土建造一些结构,作为概念的证明,”徐说。

石墨烯增强混凝土领域似乎正在蓬勃发展,并且正在进行几个项目。2018年6月,总部位于澳大利亚的先进材料公司Talga Resources 通过使用公司在英国的石墨烯 - 石墨研发实验室开发的添加剂,报告了混凝土中的高导电性2018年4月,埃克塞特大学的研究人员开发出一种将石墨烯纳入传统混凝土生产的新技术,其强度是现有混凝土的两倍以上,防水性能是现有混凝土的四倍。2017年5月,Zenyatta Ventures宣布下一阶段测试石墨烯增强混凝土外加剂正在与Larisplast签订合作协议,Larisplast是一家专门从事混凝土外加剂领域的以色列企业


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