Архив рубрики ~Лента новостей~

Ученые раскрыли секрет создания прочных минеральных полимеров для экологичного строительства

Ученые раскрыли секрет создания прочных минеральных полимеров для экологичного строительства

Схема получения геополимеров из частиц разной формы.

Схема получения геополимеров из частиц разной формы.

© ACS Applied Engineering Materials, 2025.

Ученые выяснили, что на прочность геополимеров — минеральных материалов с сетчатой структурой — влияет форма частиц, из которых их синтезировали. Оказалось, что при использовании нанотрубок прочность соединения оказывается максимальной и превосходит образцы, синтезированные из частиц пластинчатой и сферической формы, в 1,5–2,6 раза соответственно. Полученные данные позволят создавать на основе геополимеров долговечные и экологичные строительные материалы, а также использовать эти соединения для хранения радиоактивных отходов. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале ACS Applied Engineering Materials.

Геополимеры — это материалы, синтезируемые на основе природных алюмосиликатов (минералов, содержащих атомы алюминия и кремния). Благодаря высокой прочности их потенциально можно применять в строительстве, в технике при создании термостойких покрытий, а также для связывания и хранения опасных промышленных и радиоактивных отходов. Однако геополимеры до сих пор широко не используются, потому что остается не до конца понятно, как на их свойства — в первую очередь прочность и долговечность — влияет состав и структура веществ-предшественников, а также условия синтеза.

Исследователи из Института химии силикатов имени И.В. Гребенщикова (Филиала НИЦ «Курчатовский институт»-ПИЯФ-ИХС, Санкт-Петербург) выяснили, как форма алюмосиликатных частиц, используемых для синтеза геополимеров, влияет на свойства получаемых материалов. Авторы сравнили три варианта образцов: нанотрубки, частицы пластинчатой и сферической формы.

Все образцы нагрели до 750°С, после чего смешали их со щелочью, которая активировала геополимеризацию — процесс, когда кристаллическая структура исходных частиц разрушается. Из них высвобождаются кремний и алюминий, вступающие в химическую реакцию и формирующие прочную полимерную сетку.

Авторы оценили прочность полученных материалов. Для этого образцы геополимеров сжимали и изгибали. Наибольшую устойчивость к сжатию продемонстрировал материал на основе нанотрубок — он выдержал давление в 1,5 и 2 раза большее, чем образцы из пластинчатых и сферических частиц соответственно.

Прочность на изгиб у геополимера, синтезированного из нанотрубок, оказалась в 2–2,6 раза выше, чем у других исследованных материалов. Ученые связали это с тем, что нанотрубки имеют большую, чем у других частиц, площадь поверхности, а также полость внутри, что способствует их лучшему растворению и взаимодействию со щелочью. В результате они формируют более однородную и плотную микроструктуру. При этом даже в случае эффективной полимеризации в материале остается небольшое количество нанотрубок, не вступивших в реакцию и сохранивших свою исходную структуру. Анализ показал, что они выполняют роль своеобразной арматуры и дополнительно упрочняют материал.

«Высокопрочные геополимеры будут полезны не только в строительстве. Они способны "впитывать" и удерживать опасные соединения, благодаря чему помогут решить проблему утилизации твердых промышленных и радиоактивных отходов. Это особенно актуально для России как страны с развитым атомным сектором. Кроме того, усовершенствование и промышленное внедрение технологии получения геополимерных материалов позволит упростить строительство сооружений в малодоступных локациях. Так, устойчивость геополимеров к низким температурам позволит использовать их в арктических и субарктических регионах. Поэтому в дальнейшем мы планируем изучить морозостойкость данных материалов и их способность иммобилизировать радиоактивные отходы», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Ольга Голубева, доктор химических наук, заведующая лабораторией химии силикатных сорбентов Института химии силикатов имени И.В. Гребенщикова (Филиала НИЦ «Курчатовский институт»-ПИЯФ-ИХС).

Источник: indicator.ru

Оцените материал:

Поделиться
Понравилась статья? Расскажите другим
ВКонтакте
Читайте также
Новости робототехники Андроид T800 потерял голову в поединке на ринге. В Китае прошел турнир по боям между человекоподобными роботами Новости робототехники Соучредитель Uber привлек $1,7 млрд для нового робототехнического стартапа ATOMS Архив рубрики ~Обо всем~ Заметки из окопов: взгляд вычислительного биолога на цифровую революцию в разработке лекарств. Новости робототехники Holiday Robotics собирает 105 миллионов долларов для своего колесного гуманоида ПЯТНИЦА Новости робототехники [Перевод] В Корее произошла первая в мире забастовка против использования гуманоидных роботов на производстве Архив рубрики ~Обо всем~ Оксид никеля из руды ускорил восстановление железа водородом вдвое. Твердофазный катализ восстановил смесь оксидов в сплав за одну стадию Новости робототехники Украинские беспилотники доставляют роботов непосредственно в зону боевых действий по морю и воздуху. Новости робототехники AMD представила модуль Kria для управления в кратчайшие сроки и унифицированную память для роботов. Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Создатель Twitter Джек Дорси выпустил аналог Discord и Slack —… Новости робототехники Роботакси Tesla движутся в обратном направлении. Архив рубрики ~Обо всем~ Вы умеете читать чужие мысли. Но наука уже 50 лет не может понять как Архив рубрики ~Обо всем~ Ложечка кваркового супа. Об истинных и возможных свойствах кварк-глюонной плазмы Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ сегодня в интернетах все ждут подключение GPT-5.6 к cerebras со… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Учёные нашли математический способ отличать настоящее искусство от изображений,… Новости робототехники Андроид T800 потерял голову в поединке на ринге. В Китае прошел турнир по боям между человекоподобными роботами Новости робототехники Соучредитель Uber привлек $1,7 млрд для нового робототехнического стартапа ATOMS Архив рубрики ~Обо всем~ Заметки из окопов: взгляд вычислительного биолога на цифровую революцию в разработке лекарств. Новости робототехники Holiday Robotics собирает 105 миллионов долларов для своего колесного гуманоида ПЯТНИЦА Новости робототехники [Перевод] В Корее произошла первая в мире забастовка против использования гуманоидных роботов на производстве Архив рубрики ~Обо всем~ Оксид никеля из руды ускорил восстановление железа водородом вдвое. Твердофазный катализ восстановил смесь оксидов в сплав за одну стадию Новости робототехники Украинские беспилотники доставляют роботов непосредственно в зону боевых действий по морю и воздуху. Новости робототехники AMD представила модуль Kria для управления в кратчайшие сроки и унифицированную память для роботов. Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Создатель Twitter Джек Дорси выпустил аналог Discord и Slack —… Новости робототехники Роботакси Tesla движутся в обратном направлении. Архив рубрики ~Обо всем~ Вы умеете читать чужие мысли. Но наука уже 50 лет не может понять как Архив рубрики ~Обо всем~ Ложечка кваркового супа. Об истинных и возможных свойствах кварк-глюонной плазмы Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ сегодня в интернетах все ждут подключение GPT-5.6 к cerebras со… Архив рубрики ~Коротко из Telegram~ Учёные нашли математический способ отличать настоящее искусство от изображений,…