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
Секрет охоты на мамонтов открыт: ученые только что разрушили один из главных мифов древней истории
То, что наука считала исторической реконструкцией, оказалось обычным эпизодом из голливудского фильма...
Математика позволила заглянуть в прошлое: тайна знаменитого перехода Ганнибала через Альпы раскрыта
Кроме всего прочего, ученые смогли объяснить, почему боевые слоны с легкостью пережили горный марш-бросок в отличие от десятков тысяч погибших солдат...
Особенности топливного вопроса: кто на самом деле заправлял Гитлера?
Поразительно, но у Германии были такие поставщики горючего, о которым многие даже не подозревают...
Ученые «разжаловали» индонезийских хоббитов из умников: огнем не владели, подъедались за варанами
Что же заставило археологов переписать целый пласт древней истории?...
Неизвестная Австралия: как англичане уничтожили почти все население Зеленого континента
Это была очень загадочная история, в которой скончались сотни тысяч коренных жителей...
316 лет на троих: ученые назвали три секрета феноменального долголетия сестер Нунес
Специалисты говорят: важно получить «хорошие гены», но еще важнее ими правильно распорядиться...
Опасный 1968-й: почему этот год стал роковым для подводных лодок?
Никогда до и после не происходило столько катастроф под водой. Случайность или все-таки совпадение?...
Загадочные космические шары в Австралии: эксперты назвали их возможное происхождение
Теперь Австралийскому космическому агентству придется провести самое настоящее расследование...
Аномальное явление: почему землетрясение в Венесуэле вызвала слухи об НЛО?
Чем закончилась схватка экспертов и конспирологов? И чем на самом деле была эта аномалия?...
Ошибка или расчет: почему Сталин отказался эвакуировать Москву в июне 1941 года?
Историк Никита Ломагин рассказал, чем руководствовался советский лидер, когда принимал столь непростое решение...
Ядерные бомбы на орбите: найден способ обнаружить секретные заряды в космосе
Почему эксперты говорят, что орбитальная ядерная инспекция дальше гипотезы не сдвинется?...
Шестое чувство доказано учеными: почему от него зависит наше психическое здоровье?
Оказалось, мы постоянно «вслушиваемся» в себя, даже не подозревая об этом. И горе тому, у кого такой «слух» вдруг дает сбой...