211service.com
Beton samoregenerujący wykorzystuje światło słoneczne do naprawy własnych pęknięć
Nawet najmniejsze pęknięcia na powierzchniach konstrukcji betonowych mogą prowadzić do poważnych problemów, jeśli nie zostaną natychmiast naprawione. Teraz naukowcy zademonstrowali wywołaną działaniem promieni słonecznych, samonaprawiającą się powłokę ochronną, zaprojektowaną do naprawy pęknięć na powierzchni konstrukcji betonowych, zanim urosną one do większych, które zagrażają integralności strukturalnej.
Kontrola uszkodzeń: Konstrukcje betonowe mogą pewnego dnia naprawić własne pęknięcia powierzchni.
Bardziej odporne konstrukcje betonowe, takie jak mosty i wiadukty, mogą zaoszczędzić rządom miliardów dolarów rocznych wydatków na naprawy i konserwację. W ostatnich latach rosnąca dziedzina badań skoncentrowała się na opracowaniu mechanizmów samonaprawy dla szeregu materiałów, w tym betonu. Pojawiło się kilka podejść do samonaprawiania betonu, w tym próby wbudowania mechanizmów samonaprawiania w sam beton. Ale autorzy nowego artykułu opublikowanego w Materiały i interfejsy stosowane przez ACS twierdzą, że ich zademonstrowana technologia stanowi pierwszy przykład samonaprawiającej się powłoki ochronnej do betonu.
Wcześniejsze podejścia do samonaprawiających się systemów betonowych koncentrowały się głównie na przywracaniu wytrzymałości uszkodzonemu betonowi, mówi Chan-Moon Chung , profesor chemii polimerów na Uniwersytecie Yonsei w Korei Południowej, który kierował badaniami. Jego grupa postanowiła skupić się na ochronie powierzchni, na której drobne pęknięcia mogą umożliwić przenikanie wody, jonów chlorkowych z soli lub wody morskiej do odladzania i dwutlenku węgla, co może prowadzić do szkodliwego zniszczenia.
Nowa powłoka zawiera polimerowe mikrokapsułki wypełnione roztworem, który pod wpływem światła zamienia się w wodoodporną substancję stałą. Chodzi o to, że uszkodzenie powlekanej powierzchni betonu spowodowałoby pęknięcie kapsułek i uwolnienie roztworu, który następnie wypełniłby pęknięcie i zestalił się w świetle słonecznym.
Naukowcy opracowali gama systemów samoregenerujących na bazie mikrokapsułek w ostatnich latach. Generalnie składają się one ze środka gojącego, często polimeru połączonego z katalizatorem. Systemy są zaprojektowane w taki sposób, że uszkodzenie powoduje kontakt środka gojącego, pierwotnie w roztworze, z katalizatorem, co powoduje zestalenie środka gojącego. Ale są ograniczenia tego systemu, mówi Chung, takie jak dostępność i koszt katalizatora. Ponieważ światło słoneczne indukuje kluczową reakcję w nowej powłoce jego grupy, ma tę zaletę, że nie zawiera katalizatora i jest potencjalnie niedrogi, mówi. Chung mówi, że polimer, który jego grupa wybrała jako środek leczniczy, jest atrakcyjny, ponieważ nie zamarza nawet w bardzo niskich temperaturach i jest uważany za przyjazny dla środowiska.
Aby zademonstrować skuteczność powłoki, naukowcy rozpylili ją na powierzchni próbek betonu i użyli żyletek do naniesienia niewielkich pęknięć. Skaningowa mikroskopia elektronowa potwierdziła, że żyletka spowodowała uwolnienie zawartości mikrokapsułek, która wypełniła uszkodzony obszar. Po kilkugodzinnym wystawieniu próbek na działanie promieni słonecznych, dalsza mikroskopia wykazała gojenie, podczas gdy uszkodzone obszary w próbkach kontrolnych pozostały niewypełnione. Wreszcie naukowcy potwierdzili, że próbki z nową powłoką były znacznie mniej podatne na przenikanie wody i jonów chlorkowych niż próbki kontrolne.
Chung mówi, że kolejnym zadaniem jego grupy jest określenie optymalnego składu powłoki i wykazanie, że pozostaje ona stabilna przez dłuższy czas. Mówi, że do tej pory grupa wykazała, że powłoka może pozostać stabilna przez rok.