Открытие якутских ученых коренным образом меняет будущее Арктики
Мы живем в мире, где с каждым годом климат становится все суровее. Особенно это касается российского севера. Там с поразительной скоростью тает вечная мерзлота, поэтому здания и инфраструктура постоянно находятся в экстремальных условиях. И решить проблему могут только материалы с принципиально новыми свойствами.
Именно такое открытие совершили недавно ученые из Якутска. Они наделили обычный бетон… сверхспособностями. Строительный материал стал не только прочнее, он еще обрел «нервную систему», которая чувствует нагрузку и заранее предупреждает о разрушениях.
Вот уже 2000 лет бетон является основой цивилизации. Но у этого строительного материала есть два огромных недостатка: он хрупок на излом и абсолютно не проводит электричество. В условиях Арктики эти проблемы становятся опасны и даже могут угрожать человеческим жизням. Любой специалист подтвердит: морозное растрескивание, циклы замораживания — оттаивания и сложности наблюдения за состоянием конструкций в удаленных районах требуют поистине инновационных решений.

Идеальная кристаллическая структура графена представляет собой гексагональную кристаллическую решетку
Поэтому самым логичным решением является создание композитов — материалов, которые сочетают в себе свойства разных веществ. Исследователи из Института физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова СО РАН и Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова взяли за основу цементную матрицу и добавили в нее уникальный модификатор. А именно восстановленный оксид графена.
Пояснение: графен — это слой углерода, который имеет толщину один атом. Вследствие этого материал обладает феноменальной прочностью и электропроводностью.
Неудивительно, что российские ученые задались вопросом: а что, если «привить» эти свойства массивному бетону? И оказалось, что даже мизерное количество графена творит самые настоящие чудеса.
Для экспериментов исследователи изготовили образцы, куда добавили всего 0,2% и 0,5% оксида графена от массы цемента. То есть нужно всего несколько граммов вещества на целый кубометр бетона.
Когда образцы подвергли механическим испытаниям, эффект превзошел все ожидания. Добавление 0,5% оксида графена вызвало увеличение прочности бетона на сжатие на колоссальные 48%. Это означает, что конструкции, построенные из такого материала, смогут выдерживать гораздо большие нагрузки. В свою очередь, это критически важно для устойчивости зданий и сооружений в условиях деградации вечной мерзлоты.

Мерзлота тает, здания в Арктике стремительно разрушаются
Но самое интересное произошло, когда к образцам подключили измерительные приборы. Оказалось, что бетон стал электропроводящим. Его удельное электрическое сопротивление снизилось до 550–600 Ом.
При этом материал проявил свойства сенсора: при сжатии его сопротивление менялось, а после снятия нагрузки – возвращалось к исходным значениям. Исследователи отмечают, что даже небольшое надавливание пальцем (~1 Н) на увлажненный материал фиксировалось приборами.
Как любят говорить в интернете, это была настоящая научная бомба! Перспективы, которые открываются для создания «умных» конструкций, просто фантастические!
Электронные микроскопы и инфракрасные спектроскопы подтвердили: частицы графена успешно интегрировались в цементную матрицу, создавая проводящую сеть и уплотняя структуру материала.
Кроме того, ученые смогли предсказать, как будет трескаться новый бетон. Оказалось, что графен заставляет трещину вести себя умно. Во-первых, создается сеть мелких трещин по всему материалу. Во-вторых, большая трещина не идет напролом, а огибает крупные дефекты, следуя по этой сети.
Что это дает? Многое! Разрушение становится не внезапным и хаотичным, а предсказуемым. Бетон как бы «предупреждает» о проблеме заранее, что очень важно для безопасности в суровых условиях Арктики.
Почему именно Якутия стала местом рождения этого прорывного материала? Ответ очевиден: здесь острее всего ощущается потребность в надежных и «умных» строительных решениях. Таяние вечной мерзлоты, экстремально низкие температуры и огромные расстояния делают традиционные методы строительства и диагностики дорогими и неэффективными.
Электропроводящий графенобетон — это не просто очередное научное открытие, это революционный инструмент для освоения и удержания северных территорий. Новый материал может быть использован в самых разных сферах.
Например, в самодиагностирующихся конструкциях. Мосты, опоры ЛЭП и фундаменты зданий будут сами сигнализировать о перегрузках.
В системах антиобледенения. Пропуская через себя ток, бетонные плиты дорог и взлетно-посадочных полос смогут самостоятельно растапливать снег и лед.
В энергетике. Новый материал можно задействовать в качестве эффективных заземляющих устройств для электроопор. Это значительно повысит безопасность энергокомплексов.
В виде накопителей энергии. В перспективе такие композиты могут служить основой для суперконденсаторов, аккумулирующих энергию.
Для электромагнитной защиты чувствительного оборудования в жилых и промышленных зданиях.
В заключение следует сказать: разработка якутских ученых – это не просто улучшение рецептуры бетона. Это создание принципиально нового класса материалов, которые взаимодействуют с окружающей средой. В условиях, когда климат становится все менее предсказуемым, а освоение Арктики является стратегическим приоритетом, такие технологии оказываются бесценными.
Именно такое открытие совершили недавно ученые из Якутска. Они наделили обычный бетон… сверхспособностями. Строительный материал стал не только прочнее, он еще обрел «нервную систему», которая чувствует нагрузку и заранее предупреждает о разрушениях.
Композит, которого ждали все
Вот уже 2000 лет бетон является основой цивилизации. Но у этого строительного материала есть два огромных недостатка: он хрупок на излом и абсолютно не проводит электричество. В условиях Арктики эти проблемы становятся опасны и даже могут угрожать человеческим жизням. Любой специалист подтвердит: морозное растрескивание, циклы замораживания — оттаивания и сложности наблюдения за состоянием конструкций в удаленных районах требуют поистине инновационных решений.

Идеальная кристаллическая структура графена представляет собой гексагональную кристаллическую решетку
Поэтому самым логичным решением является создание композитов — материалов, которые сочетают в себе свойства разных веществ. Исследователи из Института физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова СО РАН и Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова взяли за основу цементную матрицу и добавили в нее уникальный модификатор. А именно восстановленный оксид графена.
Пояснение: графен — это слой углерода, который имеет толщину один атом. Вследствие этого материал обладает феноменальной прочностью и электропроводностью.
Неудивительно, что российские ученые задались вопросом: а что, если «привить» эти свойства массивному бетону? И оказалось, что даже мизерное количество графена творит самые настоящие чудеса.
Для экспериментов исследователи изготовили образцы, куда добавили всего 0,2% и 0,5% оксида графена от массы цемента. То есть нужно всего несколько граммов вещества на целый кубометр бетона.
Это научная бомба!
Когда образцы подвергли механическим испытаниям, эффект превзошел все ожидания. Добавление 0,5% оксида графена вызвало увеличение прочности бетона на сжатие на колоссальные 48%. Это означает, что конструкции, построенные из такого материала, смогут выдерживать гораздо большие нагрузки. В свою очередь, это критически важно для устойчивости зданий и сооружений в условиях деградации вечной мерзлоты.

Мерзлота тает, здания в Арктике стремительно разрушаются
Но самое интересное произошло, когда к образцам подключили измерительные приборы. Оказалось, что бетон стал электропроводящим. Его удельное электрическое сопротивление снизилось до 550–600 Ом.
При этом материал проявил свойства сенсора: при сжатии его сопротивление менялось, а после снятия нагрузки – возвращалось к исходным значениям. Исследователи отмечают, что даже небольшое надавливание пальцем (~1 Н) на увлажненный материал фиксировалось приборами.
Как любят говорить в интернете, это была настоящая научная бомба! Перспективы, которые открываются для создания «умных» конструкций, просто фантастические!
Электронные микроскопы и инфракрасные спектроскопы подтвердили: частицы графена успешно интегрировались в цементную матрицу, создавая проводящую сеть и уплотняя структуру материала.
Кроме того, ученые смогли предсказать, как будет трескаться новый бетон. Оказалось, что графен заставляет трещину вести себя умно. Во-первых, создается сеть мелких трещин по всему материалу. Во-вторых, большая трещина не идет напролом, а огибает крупные дефекты, следуя по этой сети.
Что это дает? Многое! Разрушение становится не внезапным и хаотичным, а предсказуемым. Бетон как бы «предупреждает» о проблеме заранее, что очень важно для безопасности в суровых условиях Арктики.
Материал с северным характером
Почему именно Якутия стала местом рождения этого прорывного материала? Ответ очевиден: здесь острее всего ощущается потребность в надежных и «умных» строительных решениях. Таяние вечной мерзлоты, экстремально низкие температуры и огромные расстояния делают традиционные методы строительства и диагностики дорогими и неэффективными.
Электропроводящий графенобетон — это не просто очередное научное открытие, это революционный инструмент для освоения и удержания северных территорий. Новый материал может быть использован в самых разных сферах.
Например, в самодиагностирующихся конструкциях. Мосты, опоры ЛЭП и фундаменты зданий будут сами сигнализировать о перегрузках.
В системах антиобледенения. Пропуская через себя ток, бетонные плиты дорог и взлетно-посадочных полос смогут самостоятельно растапливать снег и лед.
В энергетике. Новый материал можно задействовать в качестве эффективных заземляющих устройств для электроопор. Это значительно повысит безопасность энергокомплексов.
В виде накопителей энергии. В перспективе такие композиты могут служить основой для суперконденсаторов, аккумулирующих энергию.
Для электромагнитной защиты чувствительного оборудования в жилых и промышленных зданиях.
В заключение следует сказать: разработка якутских ученых – это не просто улучшение рецептуры бетона. Это создание принципиально нового класса материалов, которые взаимодействуют с окружающей средой. В условиях, когда климат становится все менее предсказуемым, а освоение Арктики является стратегическим приоритетом, такие технологии оказываются бесценными.
- Денис Петровский
- goarctic.ru, wikipedia.org
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Очередной миф Николая Карамзина полностью развеян российскими археологами
Оказалось, что Иван Грозный не убивал супругу своего младшего брата. Напротив, с княгиней Ульянией Углицкой случалась куда более таинственная и запутанная...
Самая запрещенная русская сказка: почему «Курочку Рябу» не любили ни цари, ни руководители СССР?
Чтобы эту историю можно было рассказывать советским детям, ее сюжет пришлось изменить самым радикальным образом. Но, может быть, это и к лучшему...
Американский «Чернобыль-80»: эта катастрофа едва не изменила всю историю США
Эксперты говорят: лишь счастливая случайность не позволила взорваться заряду в 600 (!) раз мощнее хиросимской бомбы...
Тайна гибели сибирского «Титаника»: почему некоторые детали катастрофы 1921 года неизвестны даже сейчас?
Поразительно, но тогда судьи единогласно оправдали капитана парохода. Так кто же тогда был виновником этого страшного происшествия?...
Японец 26 лет ждал, пока раскроют убийство его жены. Часть 2. Расплата
Как наука отменила срок давности у преступления? И какая тайна осталась не раскрытой?...
Гениальное ДНК-«мошенничество»: ученые раскрыли секрет рыбы, которая плевать хотела на главные законы биологии
100 000 лет успешного клонирования: амазонская моллинезия просто... копирует себя. И при этом удивительно успешно ремонтируют поврежденные гены, насмехаясь над...
Почему на Иран обрушился черный дождь и насколько он опасен?
Экологи говорят: агрессивные действия США и Израиля поставили под угрозу здоровье миллионов людей по всей планете...
Японец 26 лет ждал, пока раскроют убийство его жены
Как новейшие технологии помогли сдвинуть с места нераскрываемое дело...
Главный секрет человеческого дыхания: ученые рассказали, почему мы дышим «вахтовым методом»
Эксперты предупреждают: из-за особенности организма многие люди не смогут попасть в космос. Но решение все-таки есть...
43 000 черепков открыли тысячелетние тайны Древнего Египта
Почему глиняная библиотека Атрибиса потрясла весь археологический мир?...
Раскрыта главная тайна антарктического льда: ученые узнали, как и кем была взломана природная защита Шестого континента
Похоже, той Антарктиде, которую мы знаем, приходит конец. Впрочем, это не точно...