Строительная индустрия является одним из крупнейших источников выбросов парниковых газов, поэтому поиск новых более экологичных материалов и технологий является важнейшей задачей. Недавно исследователи из Университета Флиндерса разработали новый тип полимера, изготовленного из промышленных отходов. Из него можно формировать строительные кирпичи, которые легко соединяются друг с другом без использования строительного раствора.
Художественная иллюстрация новых полимерных кирпичей, образующих собственный раствор при нанесении распыляемого катализатора. Flinders University
Бетон - чрезвычайно универсальный материал, однако только на производство одного цемента приходится до 8% всех выбросов углекислого газа, производимых человеком. Этот огромный след можно уменьшить, если придумать состава содержащий отходы, например, дерево или старые шины, можно также использовать различные связующие компоненты или разработать альтернативные материалы.
В новом исследовании рассматривается как раз один из таких вариантов. Ранее команда экспертов уже разрабатывала подобные полимеры, состоящие в основном из серы, оставшейся после технологических процессов. Их можно использовать для улавливания загрязнений тяжелыми металлами или для производства более экологичных удобрений. Теперь эти полимеры были использованы в качестве более экологичных строительных блоков.
Полимер изготавливается путем смешивания серы с разными фракциями масла канолы и дициклопентадиена (DCPD). Сера и DCPD являются побочными продуктами нефтепереработки, которые в настоящее время выбрасываются в отходы, а масло канолы может быть получено из отходов пищевой промышленности. Полученный полимер нагревается, формуется и застывает в форме кирпича. Весь процесс потребляет гораздо меньше энергии, чем производство цемента.
Однако по-настоящему впечатляет то, как эти кирпичи соединяются друг с другом. По сути, они сами выступают в роли строительного раствора, не требуя при этом какого-либо другого адгезива. Во время тестов склеенные кирпичи выдерживали усилия на сдвиг лучше, чем многие известные суперклеи.
"На поверхность распыляется аминный катализатор", - рассказывает профессор Джастин Чалкер, руководитель проекта. "Катализатор инициирует в кирпиче перестройку связей S-S (сера-сера) и связывает два кирпича вместе. Ему нужно только запустить реакцию, после чего он испаряется".
По утверждению разработчиков, новые изделия обладают малым весом, они превосходят бетон и обычные кирпичи по устойчивости к воздействию воды, кислот и различных погодных условий. В других испытаниях исследователи добавили к полимеру углеродное волокно и обнаружили, что полученные кирпичи стали прочнее почти в 16 раз.
Результаты данного проекта были представлены в международном издании "Macromolecular Chemistry and Physics".
Источники: Flinders University, Journal Macromolecular Chemistry and Physics.
1. (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/macp.202100333)
2. (https://news.flinders.edu.au/blog/2022/07/29/when-waste-products-can-build-a-wall/)
