افزایش استحکام سیمان با گرافن اکساید
مطالعه جدیدی که توسط محققان دانشگاه RMIT و دانشگاه ملبورن انجام گرفته، نشان داد که افزودن اکسید گرافن، به سیمان می‌تواند موجب سهولت چاپ بتن از طریق پرینت سه بعدی شده و همچنین استحکام آن را افزایش داده و به آن رسانایی الکتریکی بدهد. از این ویژگی ها می توان در ایجاد دیوارهای “هوشمند” استفاده نمود.
این مطالعه که در Additive Manufacturing Letters منتشر شده است، اولین مطالعه ای است که اثرات اکسید گرافن را بر قابلیت چاپ و خواص فشاری بتن چاپ سه بعدی بررسی می کند. مقاله فوق نشان داد که افزودن اکسید گرافن، که شکلی از گرافن با اتم‌های اکسیژن متصل به سطح آن است، مقاومت بتن را تا 10 درصد افزایش می‌دهد.
طبق گفته پروفسور جاناتان تران، دانشیار RMIT، که سرپرستی این تحقیق را بر عهده دارد، او و تیمش دریافتند که اکسید گرافن برای ایجاد ساختمان‌های «هوشمند» که در آن دیوارها می‌توانند به عنوان حسگر برای تشخیص و نظارت بر ترک‌های کوچک عمل کنند و همچنین برای بررسی تغییرات دما و سایر عوامل محیطی در دیوارهای ساختمان می تواند مفید باشد. با وجود این که روش های فعلی برای تشخیص ترک در سازه های بتنی مانند سنسورهای اولتراسونیک یا آکوستیک غیرمخرب بوده و به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد، محدودیت هایی در تشخیص ترک های کوچک در مراحل اولیه دارند که با این روش بهبود خواهند یافت نیز می تواند کمک کند.
سازه های بتنی سنتی با استفاده از قالب ساخته می شوند، که این فرآیند مستلزم کار، زمان و هزینه زیادی است و اغلب باعث ایجاد ضایعات زیادی می شود.
بتن پرینت سه بعدی می تواند در زمان، پول و نیروی کار صرفه جویی کند، ساختارهای پیچیده تری ایجاد کند و از برخی زباله های ساختمانی در مواد مبتنی بر سیمان استفاده مجدد کند.
منبع عکس: https://doi.org/10.1016/j.addlet.2023.100157
اکسید گرافن برای استحکام ساختاری؟
با این حال، بتن چاپ سه بعدی یک اشکال داشت: از چاپ لایه به لایه استفاده می کرد که می تواند منجر به پیوند ضعیف تر بین هر لایه شود. اما طبق گفته تران افزودن اکسید گرافن به بتن اکسترود شدن آن را آسان‌تر می‌کند و پیوند بین لایه‌ای بهتری ایجاد می‌کند که می‌تواند به حداکثر کردن مقاومت کمک کند.
او توضیح داد که اکسید گرافن دارای گروه‌های عاملی بر روی سطح خود است، مانند لکه‌های چسبنده که می‌توانند به چیزهای دیگر بچسبند که این اتصال قوی می تواند استحکام کلی بتن را بهبود بخشد. با این حال تحقیقات بیشتری برای آزمایش اینکه آیا بتن با اکسید گرافن می تواند با مقاومت بتن ریخته گری سنتی مطابقت داشته باشد یا بالاتر باشد، مورد نیاز است. این مطالعه همچنین نشان داد که افزودن بیش از حد اکسید گرافن می‌تواند بر استحکام و کارایی مخلوط بتن تأثیر منفی بگذارد، که می‌تواند باعث مشکلات بالقوه در چاپ، استحکام و دوام شود.
علاقه مندان برای مطالعه بیشتر می توانند به لینک زیر مراجعه نمایند
https://doi.org/10.1016/j.addlet.2023.100157
