Nanotechnológia v boji proti zmene klímy: stavebné materiály

Publikoval: ejrick van newman
10. júla 2023

Stavebné materiály – ako je betón, cement a asfalt – sú jedny z najpoužívanejších materiálov na svete a sú hlavnými prispievateľmi k emisiám uhlíka.

A ich používanie sa v budúcnosti nezníži, pretože ľudia musia vytvárať nové budovy a cesty tvárou v tvár neustále rastúcej populácii.

Samotný betón dnes predstavuje 8 % všetkých emisií uhlíka. Cement, kľúčová zložka betónu, je tiež najrozšírenejším umelým zdrojom na svete – ročne sa vyrobí viac ako štyri miliardy ton.

Vzhľadom na pokračujúce používanie cementu a betónu, ako aj asfaltu (vytvoreného z ropy na použitie pri stavbe ciest), musia byť tieto materiály šetrnejšie k životnému prostrediu, aby vyhovovali moderným cieľom udržateľnosti.

Tu prichádza na rad nanotechnológia a konkrétne uhlíkový derivát, grafén, keďže na trhu už existujú betónové a cementové výrobky, ktoré obsahujú grafén a sú oveľa ekologickejšie.

Komercializácia grafénového asfaltu nie je taká rozšírená, ale niekoľko úspešných testov v reálnom svete v Spojenom kráľovstve a EÚ znamená, že nepotrvá dlho, kým dosiahne rovnakú úroveň ako iné stavebné materiály vylepšené grafénom.

Grafénom obohatený betón a cement pre znížené emisie uhlíka

Betón je pevný a má nízku cenu, takže je ideálnym stavebným materiálom, ale časom degraduje a vo všeobecnosti je potrebné veľa materiálu, aby uniesol veľké zaťaženie.

Zavedenie malého množstva grafénu (zvyčajne menej ako 1 % a často len 0,1 % z celku) do cementu alebo celkovej betónovej zmesi môže priniesť niekoľko výhod dlhej životnosti, vrátane 25 % zvýšenia pevnosti v ťahu, 35 % zvýšenia pevnosť v tlaku a štvornásobné zvýšenie odolnosti voči vode.

Tieto zlepšené fyzikálne vlastnosti tiež znamenajú, že menšie množstvo môže uniesť väčšie zaťaženie; konštrukcie, ktoré boli doteraz vytvorené z grafénom obohateného betónu, vyžadovali o 33 % menej materiálu, aby dosiahli podobné konštrukčné vlastnosti a odolnosť.

Jednoduchým znížením objemu potrebného materiálu pomocou grafénu sa predpokladá, že 8 % globálna uhlíková stopa betónu by sa mohla znížiť až o 2 %.

Existuje už niekoľko spoločností, ktoré vyrábajú cement vylepšený grafénom, betónovú zmes vylepšenú grafénom alebo prímesi grafénu do existujúcich betónových výrobkov.

Zlepšenie životnosti ciest pomocou grafénu

Práca na cestách vylepšených grafénom bola z veľkej časti výsledkom spolupráce medzi vládnymi orgánmi a súkromnými spoločnosťami, takže hoci materiály nie sú nevyhnutne dostupné verejnosti, robí sa veľa práce na tom, aby sa cesty vylepšené grafénom dostali do rôznych krajín – niekoľko ciest v Spojenom kráľovstve a Taliansku už mali ošetrenie grafénom.

Prvý úspešný test na ceste s grafénom použili na 1 km úseku cesty mimo Ríma v Taliansku prostredníctvom spolupráce medzi talianskym výrobcom stavebných prísad Iterchemica a výrobcom grafénu Directa Plus. Potom boli na rímskom letisku Fiumicino položené ďalšie grafénové cesty.
 
Počiatočná skúška ukázala, ako grafén zvýšil odolnosť proti únave obslužnej komunikácie o viac ako 250 %, nepriamu pevnosť v ťahu o 35 % a odolnosť voči deformácii o 46 %, pričom znížil trvalú plastickú deformáciu o 35 %.
 
Grafén tiež dodáva asfaltu vysokú tepelnú stabilitu, vďaka čomu lepšie odvádza teplo a vyrovnáva sa so zvyšujúcimi sa teplotami vozovky v dôsledku dlhotrvajúcich horúčav spôsobených klimatickými zmenami.
 

Od úspechu v Taliansku bolo spustených niekoľko testov v Spojenom kráľovstve: prvý bol 750 m úsek cesty v Curbridge, Oxfordshire, v spojení so spoločnosťami Skanska a Directa Plus, so správami o zvýšenej životnosti vozovky až o 70 %. Tento úspech viedol k druhému pokusu v Oxfordshire na Marsh Lane v Oxforde.

Directa Plus a Skanska tiež spolupracovali s Ministerstvom dopravy Spojeného kráľovstva na obnove povrchu East Hill v Dartforde v štáte Kent, pričom výsledky ukazujú, že obnova povrchu pomocou grafénových ciest by mohla z dlhodobého hľadiska stáť až o 32 % menej ako bežný asfalt.

Veľký projekt bol aj na A1 na severovýchode Anglicka, na severnej ceste medzi Newton on the Moor a West Cawledge, do ktorého bol zapojený britský National Highways Authority, Graphene Engineering Innovation Center (GEIC) a Pavement Testing Services (PTS). ).

Existujúci povrch cesty bol vykopaný a k recyklovanému asfaltu sa pridal grafén, ktorý bol potom znovu položený, čím sa stal doteraz najdlhším úsekom cesty vylepšenej grafénom s dĺžkou 5 k.

Rovnako ako v prípade betónu a cementu vylepšeného grafénom, na získanie rovnakých výhod je potrebných menej materiálu ako štandardný asfalt, takže je z dlhodobého hľadiska šetrnejší k životnému prostrediu a nákladovo efektívnejší.

Grafén nielenže zlepšuje životnosť vozovky, ale vedie k menšiemu poškodeniu vozidla prostredníctvom menšieho počtu výmoľov a lepších podmienok na ceste.

Skúšky pokračujú, ale v budúcnosti existuje veľký potenciál na obnovu alebo vytváranie cestných systémov, ktoré budú trvanlivejšie a ekologickejšie.

Zdroj: https://nano-magazine.com/news/2023/7/4/nanotechnology-for-combatting-climate-change-construction-materials

NAJMENŠÍ KVANTOVÝ SVETELNÝ DETEKTOR NA SVETE

Výskumníci z University of Bristol urobili dôležitý prelom v škálovaní kvantovej technológie integráciou najmenšieho kvantového detektora svetla na

TIPY PRE RÝCHLE NANO ČISTENIE OKIEN

Čistenie okien môže byť úlohou, ktorú si väčšina z nás nepraje, ale s niekoľkými jednoduchými tipmi a trikmi môže byť tento úkon rýchlejší a menej namáhavý.

VEDCI OBJAVILI NOVÚ VLASTNOSŤ SVETLA

Vedci objavil predtým neznámy spôsob interakcie svetla s hmotou, čo by mohlo viesť k zlepšeniu solárnych systémov,polovodičových laserov a ďalších technologických pokrokov.

AKO SPRÁVNE ČISTIŤ A CHRÁNIŤ MOSADZ

Mosadz je zmes medi a zinku, ktorá má charakteristický zlatý alebo bronzový lesk a často sa používa na výrobu dekoratívnych predmetov, kuchynských doplnkov a ďalších položiek.

NANOTECHNOLÓGIA OTVÁRA DVERE INZULÍNOVEJ LIEČBE

Vedci vyvinul systém využívajúci nanotechnológiu, ktorý by v budúcnosti mohol umožniť ľuďom s cukrovkou užívať perorálny inzulín.

10 PRIKÁZANÍ PRI NANO UPRATOVANÍ

Nano upratovanie, koncepcia zameraná na malé, ale významné zmeny v našej domácnosti, môže viesť k veľkým zlepšeniam v našom každodennom živote.

AKO SPRÁVNE ČISTIŤ A STARAŤ SA O ŽULU

Starostlivosť o žulu si vyžaduje určité špecifické postupy a opatrný prístup, aby sa zachovala jeho prirodzená krása a odolnosť voči poškodeniu.

ANTIBAKTERIÁLNE NANOČASTICE Z RASTLINNÝCH EXTRAKTOV

Tieto ekologickejšie metódy zahŕňajú nanočastíce z prírodných zdrojov, ako sú rastliny, baktérie a huby, a poskytujú tak bezpečnejšiu alternatívu.

EKOLOGICKÉ INOVÁCIE PROTI TOXICKÝM FARBIVÁM VO VODE

Výskumníci z Flinders University vyvinuli sľubnú metódu na degradáciu priemyselných farbív v odpadových vodách pomocou fotokatalýzy zlatých klastrov, ktorá ponúka udržateľnú alternatívu ku konvenčnej úprave vody.

SEDEM CHÝB KTORÉ SPOMAĽUJÚ UPRATOVANIE

Vyhnite sa bežným chybám pri upratovaní, ako je používanie nesprávnych pomôcok a neefektívnych metód. Uprednostnite nanotechnológiu pre ľahké a efektívne upratovanie domácnosti.

REVOLÚCIA V ŠPORTE VĎAKA NANOTECHNOLÓGII

Šport využíva nanotechnológie na zlepšenie výkonu a odevov, napríklad športové plavky znižujúce trenie. Predpovedá sa nárast trhu, ale regulácia môže ovplyvniť jeho rozvoj.

AKO SA STARAŤ O SPRCHU S NANO OCHRANOU

Aj sprcha s nano ochranou si vyžaduje pravidelnú údržbu bez agresívnej chémie, sušenie po každom použití a obnovu nano vrstvy pre dlhotrvajúcu čistotu a lesk.

PREČÍTAJTE SI AJ

ROZPRÁVANIE BEZ HLASIVIEK VĎAKA AI

ROZPRÁVANIE BEZ HLASIVIEK VĎAKA AI

Pre ľudí s poruchami hlasu, vrátane tých, ktorí majú patologické stavy hlasiviek alebo ktorí sa zotavujú po operáciách rakoviny hrtana, je často ťažké alebo nemožné hovoriť. To sa môže čoskoro zmeniť. Tím inžinierov z UCLA vynašiel mäkké, tenké a pružné zariadenie s...

PRVÝKRÁT 100% RECYKLOVANÁ VISKÓZA

PRVÝKRÁT 100% RECYKLOVANÁ VISKÓZA

V súčasnosti sa viskózové textílie vyrábajú z biomasy z lesa a úplne recyklovaná viskóza neexistuje. Vedcom z univerzity v Lunde vo Švédsku sa teraz podarilo vyrobiť novú viskózu – z opotrebovaných bavlnených obliečok. Staré textílie po celom svete končia na smetisku...

NANOGÉLY PRE LEPŠIE ZOTAVENIE PORANENEJ MIECHY

NANOGÉLY PRE LEPŠIE ZOTAVENIE PORANENEJ MIECHY

Prevratný vývoj v liečbe poranení miechy predstavuje nový prístup prostredníctvom použitia špecializovanej nanotechnológie. Tento dodávací systém, známy ako nanogél, je duchovným dieťaťom výskumníkov z Politecnico di Milano. Je dômyselne navrhnutý tak, aby sa...

STARODÁVNE MORSKÉ TVORY POMÁHAJÚ MAKKEJ ROBOTIKE

STARODÁVNE MORSKÉ TVORY POMÁHAJÚ MAKKEJ ROBOTIKE

Mäkká robotika je náuka o vytváraní robotov z mäkkých materiálov, ktorá má výhodu flexibility a bezpečnosti pri interakciách medzi ľuďmi. Tieto roboty sú vhodné pre aplikácie od zdravotníckych zariadení až po zvyšovanie efektivity pri rôznych úlohách. Okrem toho,...

autor

ejrick van newman

Komentáre

0 komentárov