Специалисты Национального исследовательского технологического университета МИСИС представили новый метод, позволяющий кардинально улучшить свойства специального цемента, используемого на самых ответственных производствах. Как сообщили в Министерстве науки и высшего образования РФ, учёным удалось разработать технологию модификации алюминатно-кальциевого цемента нанолистами оксида графена. Благодаря этой инновационной добавке прочностные характеристики материала увеличились на 31%, а его пористость, наоборот, снизилась на 15%. По оценкам экспертов, это открывает значительные перспективы для таких отраслей, как металлургия и химическая промышленность, где требуется создавать особо прочные и термостойкие конструкции, способные работать в условиях сверхвысоких температур и агрессивных сред.
Алюминатно-кальциевый цемент традиционно ценится за свою огнеупорность и химическую стойкость, однако его структура может ослабляться из-за образования пор в процессе твердения. По словам научного сотрудника кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ МИСИС Дмитрия Суворова, ключом к решению проблемы стали уникальные свойства оксида графена. Этот двумерный наноматериал имеет на поверхности особые функциональные группы, которые улучшают его распределение в цементной смеси и активно взаимодействуют с её компонентами. Как пояснила ведущий эксперт НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ МИСИС, кандидат технических наук Вероника Суворова, поверхность нанолистов притягивает ионы кальция, высвобождающиеся при гидратации, и становится центром, где начинают формироваться новые кристаллические структуры. Эти пластинчатые образования эффективно заполняют пустоты в материале, делая его структуру значительно более плотной и монолитной.
Дополнительным преимуществом, как отмечают исследователи, является способность наночастиц сдерживать рост микротрещин и равномерно распределять механическую нагрузку внутри готового изделия. Разработка университета позволяет не только повысить надёжность огнеупоров и специальных строительных конструкций, но и потенциально удешевить их производство за счёт повышения эффективности материала.