Каждый год в мире выбрасывают почти миллиард старых автомобильных покрышек, что представляет собой серьезную глобальную проблему для экологии. Ученые ищут новые пути для переработки и повторного использования материалов автошин (в принципе из них можно получать даже компоненты литийионных аккумуляторов. Одна из разработанных технологий позволяет получать из выброшенных автомобильных покрышек графен, десятой доли процента которого достаточно, чтобы бетон стал прочнее почти на треть.
Недавно химики из Университета Райса научились производить из старых покрышек графен — низкокачественный, но подходящий для добавления в цементный раствор и получения из него бетона повышенной прочности.
Графен — двумерная аллотропная модификация углерода, образованная слоем атомов углерода толщиной в 1 атом. Графен высокого качества экспериментально получен учеными К. Новоселовым и А. Геймом в 2004 г., за исследования его свойств они в 2010 г. получили Нобелевскую премию.
Процесс получения графена называется «мгновенный джоулевый нагрев», при котором с помощью высокого разряда электричества углеродсодержащее сырье быстро нагревается примерно до 2725°C и превращается в графеновые чешуйки. Эта форма материала, известная как турбостратный графен, хорошо растворима в воде и легко интегрируется в композитные материалы.
Однако, первые попытки преобразования просто измельченных старых шин в графен не дали хороших результатов, поэтому ученые решили попробовать предварительно подвергнуть шины обычному процессу переработки – пиролизу, или сжиганию сырья в среде с низким содержанием кислорода. В результате пиролиза образуется масло, используемое в промышленности, и твердый углеродный остаток. Именно эта углеродная сажа, полученная из шин, оказалась отличным сырьем для производства флэш-графена.
Ученые продемонстрировали конкретный вариант использования нового графенового материала в производстве бетона. Они добавили в смесь потландцемента 0,1% графена, полученного из шин, и 0,05% смеси технического углерода и измельченной старой резины. Тесты выявили, что бетонные цилиндры, изготовленные из этого цемента, показали примерно на 30% большую прочность на сжатие, чем бетон, сделанный без добавления графена.
