يعد الجرافين “مبدلاً للعبة” في بناء المباني ذات المساحات الخضراء الخرسانية

يشير بحث علمي جديد إلى أن الجرافين الجديد “الفائق المادية” يمكن أن يكون مفتاح صنع واحدة من أقدم مواد البناء الخضراء.

تم دمج الجرافين في الإنتاج التقليدي للخرسانة من قبل العلماء في جامعة إكستر ، حيث قاموا بتطوير مادة مركبة تزيد قوتها عن الضعف وأربعة أضعاف مقاومة الماء من الخرسانة الموجودة.

على عكس المحاولات السابقة لاستخدام تكنولوجيا النانو في الخرسانة ، والتي ركزت على تعديل المكونات الحالية للأسمنت ، تسمح التقنية الجديدة بتعليق طبقة من الجرافين في الماء.

ويعتقد الباحثون أن الطريقة تنتج خضوع عالي من الخرسانة بدون عيوب ، والتي يمكن استخدامها جنبًا إلى جنب مع تقنيات التصنيع الحديثة ويمكن زيادتها ، بتكلفة منخفضة نسبيًا.

يمكن استخدام المركب مباشرة في مواقع البناء ، مما يتيح إنشاء مباني قوية ومتينة باستخدام خرسانة أقل وتقليل انبعاثات غازات الدفيئة. استخدام الجرافين يعني أن الباحثين تمكنوا من خفض كمية المواد المستخدمة في صناعة الخرسانة بمقدار النصف تقريبًا.

يقول الباحثون إن مقاومتها للماء تجعلها مناسبة للبناء في المناطق التي يصعب الوصول إليها للصيانة ، في حين أن قوة المركب ستجعل المباني أكثر مرونة تجاه الصدمات والتوترات المستقبلية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن نسخ هذه التقنية في دمج المواد النانوية الأخرى في البناء الخرساني في المستقبل ، والتي يمكن أن تمهد الطريق لمزيد من الابتكارات في هذه الصناعة.

وقالت مونيكا كراسيون ، أستاذة علم النانو في قسم الهندسة بجامعة إكستر: “تواجه مدننا ضغوطاً متزايدة من التحديات العالمية المتعلقة بالتلوث ، والتحضر المستدام ، والقدرة على التكيف مع الأحداث الطبيعية الكارثية. هذه المواد المركبة الجديدة هي أداة تغيير مطلقة للألعاب من حيث تعزيز الخرسانة التقليدية لتلبية هذه الاحتياجات. “

الجرافين هو شكل من أشكال الكربون تم إنتاجه لأول مرة بشكل موثوق في جامعة مانشستر من قبل الباحثين في عام 2004 ، وهو العمل الذي أدى إلى جائزتين نوبل. وهي مكونة من طبقة واحدة من ذرات الكربون في شبكة سداسية. هيكلها يمنحه خصائص جسدية مهمة ، بما في ذلك التوصيل الفعال للحرارة والكهرباء وقوة غير عادية.

تم استخدام الخرسانة كمواد بناء منذ الرومان ، الذين لا تزال بعض هياكلهم الخرسانية قائمة حتى اليوم. إنها مادة البناء الأكثر شيوعًا ، إلى جانب الصلب ، ولكن انبعاثات غازات الدفيئة الناتجة عن صناعة الخرسانة والأسمنت تظل مرتفعة بعناد ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى الطاقة المستخدمة في إنشائها ولكن أيضًا لأن العمليات الكيميائية المطلوبة تنطوي على تكسير الحجر الجيري و إطلاق ثاني أكسيد الكربون.

تمثل صناعة الأسمنت 6٪ من انبعاثات الكربون العالمية ، ويجب على الشركات المصنعة إجراء تخفيضات حادة إذا تم الوفاء بأهداف باريس المناخية ، وفقًا لمشروع الكشف عن الكربون ، في دراسة حديثة.

تُنشر أبحاث جامعة إكستر ، في مقال بعنوان المركبات فائقة الجرافين الخرسانية المؤلفة من مواد عالية النانو لتطبيقات متعددة الوظائف ، في مجلة المواد الوظيفية المتقدمة ، وتم تمويلها من قبل مجلس البحوث الهندسية والعلوم الفيزيائية بالمملكة المتحدة.

جميع عينات المركب التي تم اختبارها حتى الآن تأتي وفقًا للمعايير البريطانية والأوروبية ، لذلك يجب أن يكون تشغيل المادة المركبة ممكنًا. وقال ديميتار ديموف ، المؤلف الرئيسي للدراسة: “إن إيجاد طرق أكثر صداقة للبناء خطوة مهمة إلى الأمام في الحد من انبعاثات الكربون في جميع أنحاء العالم. هذه خطوة حاسمة في الاتجاه الصحيح لجعل صناعة البناء أكثر استدامة. “