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
Древняя легенда о появлении Ангары оказалась чистой правдой: об этом рассказал российский ученый
Эта была чудовищная катастрофа: мегапоток в считаные часы изменил ландшафт на сотни километров вокруг...
Сокровища, 400 лет пролежавшие на дне, наконец-то, найдены: зря английский король сжег тогда 19 ведьм
Прорыв в поисках произошел, когда применили самые современные технологии...
Энергетическая революция отменяется? Ученые рассказали, как водород убивает современные турбины
Топливо будущего оказалось с таким опасным подвохом, что в пору от него отказаться...
Еще одна тайна Туринской плащаницы: лазер «проявил» то, что скрывалось веками
Почему сейчас ученые уверены: в момент воскрешения Христа изображения на ткани еще не было?...
Был ли император Петр татарином по матери: что говорят документы и ученые?
Эта история имела продолжение: впоследствии родственники царя оказались еще… и «германцами»...
Самый популярный авиалайнер оказался «дырявым»: Boeing-737 взломали за одну минуту «монеткой»
Оказалось, что некоторые устройства в самолете не менялись… еще с прошлого века...
Об этой проблеме не говорят вслух на орбите, но теперь ученые смогут помочь космонавтам
Эксперты говорят: если не исправить сложившуюся ситуации, то о полетах на Марс и дальше можно забыть...
Жизнь без «экранов»: зачем топ-менеджеры Кремниевой долины жестко урезали своим детям доступ к гаджетам?
Двуличие этих людей поражает: для себя одни правила, для миллиардов простых смертных — другие...
Правда ли, что животные в зоопарке страдают, или это давно опровергнутый миф?
Выводы экспертов оказались крайне неоднозначными и в части даже парадоксальными...
Химчистка — опасная зона: ученые рассказали, почему не стоит жить по соседству с такими заведениями
На скрытые точки отравления никто не обращает внимания, но они порой опаснее заводов и фабрик...
Зловещий секрет 2000-летних рисунков: стало известно, из чего делали несмываемую краску в Древнем Китае
Особый ингредиент буквально заставлял краску врастать в поверхность скалы...
«Дырявые» спутники: в программах NASA нашли лазейку для хакеров
Очень удивительно, как террористы еще не захватили контроль над орбитальными аппаратами...
Неожиданное открытие: талая вода Гренландии усиливает аномальную жару в Европе
Ученые предупреждают: уже через несколько лет европейцы будут вспоминать нынешнее лето как приятную прохладу...
Китайские «россияне» оказались самыми высокими людьми в последний ледниковый период
Ученые говорят, что денисовцы из Тайваня нарушали основные законы эволюции и приспособления...