Микромир: нанодобавки в строительстве
Нанотехнологии уверенно покоряют мир и входят даже в такие традиционные сферы, как строительство. Нанодобавки – это как гомеопатия для материалов. Микроскопические дозы углеродных соединений способны качественно изменить свойства состава без традиционных побочных эффектов. Чистая польза без малейшего риска, экскурсия в мир будущего, сплошное благолепие и процветание по всем фронтам.
Экспериментировать, разумеется, принялись на бетоне – этот материал чего только не претерпел за свою многовековую историю, и, надо сказать, весьма успешно. В результате опытов мир познакомился с ячеистыми бетонами, цветными, морозоустойчивыми, и какими только не (о неудачных комбинациях поговорим как-нибудь в другой раз).
Зачем что-то менять?
Затем, что в мире нет стагнации, и без прогресса наступает регресс. Чудесный рецепт «холод, солод цемент, песок и вода» бесперебойно работал много сотен лет, но для современного мира его оказалось мало. Стали пробовать разные наполнители – но это дало ограниченный эффект. Закрыть появляющиеся слабые места позволили пластификаторы – с ними бетон застывает быстрее, показывает лучшие эксплуатационные характеристики и вообще ведет себя молодцом, но состав усложнился до невозможности. Возник вопрос: нельзя ли его снова упростить?
Собственно, над этим и работают ученые, пытаясь заставить материал поменять свои свойства под воздействием тонкодисперсных добавок. Если честно, звучит это все как магия: какие-то межфазные границы, энергия взаимодействия, которую нужно поменять, модификация структуры цемента и прочие термины из лексикона то ли алхимиков, то ли чернокнижников.
Почему углерод?
Хороший вопрос, сходный по философичности с риторикой из разряда «зачем на вершине Фудзи лежит снег?». Так уж вышло, что углеродные решетки буквально правят миром. Со школы все знают, что и дешевый (хотя где как) уголь и драгоценный алмаз – суть одно вещество. Вот и здесь именно углеродные наночастицы могут изменить банальный бетон в лучшую сторону.
Опыты показали, что введение нанодобавок повышает прочность цементного материала на 20% - при том что самих углеродных наноматериалов требуется всего пять сотых процента от общей массы состава, то есть – ничтожно мало. Важно, чтобы микроскопический помощник распределялся в смеси равномерно, для этого в лабораторных условиях частицы вводят в виде суспензии. Еще не совсем понятно, суммируется ли действие современной нанодобавки с традиционными пластификаторами, но в любом случае, похоже, что эти компоненты вполне взаимозаменяемы – что уже неплохо.
Цена вопроса
Углеродные наноматериалы не встречаются в природе a la naturel – их нужно добывать. Методов много, и все они довольно дорогостоящие, поэтому себестоимость конечного продукта на сегодня составляет порядка $500 за кг. Для большинства производств рентабельнее и рациональнее пользоваться старыми методами изменения свойств бетона, но работы по снижению цены материала идут полным ходом, и никто не удивится, если в самом ближайшем будущем они завершатся решительной победой прогресса над традицией.