Ученые из техасского Университета Райса оптимизировали процесс переработки резиновых покрышек. Результатом новой технологии является получение графена, который в дальнейшем можно использовать в качестве добавки к бетону.
Химик Джеймс Тур сообщил, что применение графена имеет массу экологических преимуществ. Производство бетона, как одного из самых распространенных материалов в мире, сопровождается выбросом углекислого газа в атмосферу (до 9% от всех источников загрязнения). Добавление графена позволит сократить эти выбросы.
Графен – аллотропная модификация углерода. Она представляет собой слой атомов углерода (1 атом в толщину). Для вещества характерна рекордно высокая теплопроводность, а также механическая жесткость. Оно имеет высокий потенциал применения в сфере наноэлектроники.
Ежегодно выбрасывается около 800 млн шин. Из них 16% оказываются на свалках. Ранее Тур и его коллеги уже использовали метод преобразования различных отходов для получения атомов углерода, а затем и графена. В первоначальном виде данная технология не подходила для переработки резины, но оптимизация процесса дала хорошие результаты.
После повторной переработки из отходов резины получают ценные масла – технический углерод. Ученые предположили, что из него, либо его смеси с измельченными шинами тоже можно получать графен. Для этого к обоим вариантам сырья добавили углеродную сажу, чтобы повысить проводимость, и подвергли воздействию электрических импульсов продолжительностью от 300 мс до 1 секунды. Для сравнения в графен превращалось 70% обычного технического углерода, а также 47% смеси из измельченных шин и углеродной сажи.
Графен хорошо растворяется, поэтому его можно добавлять в цемент. Ученые провели эксперимент: смешали небольшое количество графена с цементом. Из полученного материала изготовили бетонные цилиндры. Спустя неделю, прочность на сжатие выросла на 30%.
Перспектива укрепления бетона графеном была известна и ранее. Британским исследователям в ходе проведения эксперимента удалось повысить прочность материала на 146% путем добавления углеродной модификации. Также наблюдалось увеличение теплоемкости на 88%.
В отличие от проекта техасских ученых, британцы использовали не повторную переработку сырья, а традиционный способ получения графена. Он заключается в отделении его слоев от графитных частиц при помощи высокоскоростной мешалки.
