Производство цемента является одним из основных источников выбросов углекислого газа, поэтому, чем меньше его используется, тем лучше для окружающей среды. С этой проблемой поможет справиться новая методика, которая показала, что цемент может стать гораздо прочнее, если в него добавить компонент, полученный из креветочных панцирей.

Доцент Сомайех Нассири испытывает на прочность бетонный блок с добавлением хитина. Washington State University

Под руководством профессора Сомайех Нассири ученые из Университета штата Вашингтон и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории начали с выделения хитина - известного природного соединения. 

Хитин - один из наиболее распространённых в природе биополимеров.В основном он содержится в экзоскелетах членистоногих, а также в организмах некоторых видов червей, кишечнополостных грибов и бактерий. Не так давно учёные использовали его для производства компостируемой пищевой упаковки, наночастиц, уничтожающих комаров, и антибактериального покрытия.

В рамках последнего эксперимента ученые получили нанокристаллы и нановолокна хитина, каждый из которых был толщиной примерно в одну тысячную ширины человеческого волоса. Затем эти наноструктуры были добавлены в обычную цементную смесь в количестве 0,05 весового процента. В результате затвердевший бетон оказался на 40 процентов прочнее на изгиб и на 12 процентов прочнее на сжатие, чем его классический аналог.

Кроме того, новый бетон застывал примерно на один час дольше, чем традиционный материал. В некоторых случаях, например при транспортировке бетона на большие расстояния, это качество является весьма полезным. Более длительное время схватывания, вероятно, связано с тем, что хитиновые волокна и кристаллы отталкивают отдельные частицы цемента, изменяя их гидратационные свойства.

В настоящее время исследователи планируют масштабировать процесс, чтобы начать выпуск добавок в промышленных объемах. 

Отчет о результатах данного проекта был недавно представлен в издании Cement and Concrete Composites.

Источники: Washington State University, Journal Cement and Concrete Composites, Википедиа.
1. (https://ru.wikipedia.org/wiki/Хитин)
2. (https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0958946522002177)
3. (https://news.wsu.edu/press-release/2022/08/02/researchers-improve-cement-with-shrimp-shell-nanoparticles/)