Новости космоса и технологий. » Химия » Цемент на основе дерева, обладающий высокой прочностью и многофункциональностью

Цемент на основе дерева, обладающий высокой прочностью и многофункциональностью

Опубликовал: Admin, 6-01-2021, 14:30, Химия, 66, 0

Цемент на основе дерева, обладающий высокой прочностью и многофункциональностью

Природа часто предлагает многообещающее вдохновение для создания биомиметических материалов, созданных человеком. В новом отчете, опубликованном в Высшая наука Фахенг Ван и группа ученых в области передовых материалов, инженерии и науки из Китая разработали новые цементные материалы на основе однонаправленной пористой архитектуры, имитирующей конструкции из натурального дерева. Полученный древесно-подобный цементный материал показал более высокую прочность при одинаковой плотности, а также многофункциональные свойства для эффективной теплоизоляции, водопроницаемости и легкости регулирования водоотталкивания. Команда одновременно достигла высокой прочности и многофункциональности, что сделало древесный цемент новым многообещающим строительным материалом для деревянных конструкций с высокими характеристиками. Они представили простую процедуру изготовления для повышения эффективности при массовом производстве с приложениями, подходящими для других систем материалов.

Разработка биоинспирированных древесных материалов

Пористые материалы на основе цемента обладают низкая теплопроводность для теплоизоляции, высокой звукопоглощающей способности, отличной воздухопроницаемости и вода , сохраняя легкий вес и огнестойкость. Однако ключевой задачей по-прежнему остается достижение одновременного улучшения как механических, так и многофункциональных свойств, включая механическую поддержку, эффективную транспортировку и хорошую теплоизоляцию. Поэтому очень желательно создавать материалы с улучшенными механическими и многофункциональными свойствами, чтобы активно реализовывать принципы проектирования натурального дерева. В ходе экспериментов Wang et al. разработанный древесно-подобный цемент с однонаправленной пористой структурой, сформированной посредством двунаправленного лечение замораживания метод. Процесс позволил сформировать мосты между составляющими конструкции, а затем команда оттаяла полностью замороженные тела, пока лед постепенно не растаял, а цемент не затвердел. Последующий процесс гидратации произвел новые минералы и гели в цементе, включая гидроксид кальция в форме шестиугольника, игольчатый эттрингит и кальций-силикат-гидратный гели. Фазы в основном образовались на цементных пластинах ив процессе оттаивания и отверждения их расстояние между ними увеличивалось для лучшей структурной целостности с улучшенными межсоединениями ламелей во время образования пористого цемента. Использование Рентгеновская томография (XRT), команда затем выявила образование однонаправленных микропор в цементе с ледяной структурой.


Понимание микроструктуры

Wang et al. использовал растровая электронная микроскопия (СЭМ) изображения, чтобы выявить однонаправленные поры между пластинами в цементе с ледяной структурой, которые охватывают большое количество межсоединений, соединяющих ламели. Команда классифицировала взаимосвязи на три типа: (1) мосты и пересечения, образованные из-за частиц цемента, попавших в кристаллы льда в процессе замерзания, (2) гидроксид кальция в форме шестиугольника и (3) игольчатый эттрингит. Последние минералы являются результатом реакций гидратации цемента во время процессов оттаивания и отверждения. Цементные ламели содержали обильные поры, образовавшиеся в процессе сушки цемента из-за обезвоживания гелей и удаления воды. Ученые классифицировали поры в древесном цементе на три типа, включая (1) межламеллярные открытые поры, (2) внутриламеллярные открытые поры и (3) внутриламеллярные закрытые поры. Межламеллярная пористость в основном определяется содержанием воды, которая играет роль порообразователя.






Механические и многофункциональные свойства материала

_71. _71. _70.

Команда получила репрезентативные Кривые напряжения-деформации сжатия Древесного цемента с или без Дым кремния Добавкик его конституции. Прочность на сжатие монотонно снижалась с увеличением соотношения вода /цемент в растворах, используемых для разработки материала, что в конечном итоге привело к увеличению пористости цемента. Начиная с версии деформация разрушения материала, увеличивающегося с увеличением общей пористости, прочность пористого твердого тела может определяться по его пористости. Затем команда измерила коэффициент теплопроводности древесного цемента с ледяной структурой, чтобы показать уменьшение теплопроводность при увеличении пористости материала. Они также использовали инфракрасные (ИК) изображения для четкого наблюдения за прочными теплоизоляционными свойствами цементного материала с ледяной структурой. Для регулирования эффективности теплоизоляции Wang et al. регулировали твердую нагрузку в цементных растворах, увеличивая содержание воды /цемента. Полученный цементный материал впитал воду за счет гидрофильный (привлекательный для воды) характер его внутренних поверхностей. Напротив, они могут предотвратить проникновение воды в поры за счет гидроизоляции поверхностей кремнийорганическим агентом; такие хлопоты на гидрофобность может даже вызвать плавание материала на воде. Таким образом, этот метод может облегчить переключаемые применения в качестве проницаемых или водонепроницаемых конструкций, подходящих в качестве строительных материалов.

Перспективы древесных цементных материалов

Таким образом,Фахенг Ван и его коллеги представили технику создания ледяных шаблонов как жизнеспособный подход для создания однонаправленных микропор для применения в керамике, полимерах, металлах и их композитах. Ученые разработали процесс обработки сублимационной сушкой, основанный на самоотвердевающем поведении цемента при контакте с реакциями гидратации. Получившаяся в результате подобная дереву цементная архитектура содержала множество пор в открытой или закрытой форме и множество соединений, соединяющих их ламели. Когда пористость увеличивалась, прочность цемента снижалась. Древесный цемент также отличался более низкой теплопроводностью и хорошей водопроницаемость . Команда могла переключить цемент материал должен быть либо водоотталкивающим, либо водоотталкивающим за счет гидрофобной или гидрофильной обработки соответственно. Простая и практичная стратегия разработки материалов в сочетании с самозатвердевающей природой его составляющих может значительно улучшить временную и экономическую эффективность метода ледового темперирования для формирования устойчивого бетона с потенциалом для переноса этого метода на другие системы материалов.


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии