研究人员利用纳米炭黑让水泥具备导电性并由此带来新应用

2021年04月21日 11:07 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,按体积计算,混凝土是地球上仅次于水使用最多的物质,这就是为什么任何可以改善它的措施都会带来重大影响。现在,研究人员正在试图利用纳米炭黑使其导电从而为其打开许多新的应用领域。

混凝土是我们人来用来建造城市的主要材料之一,但围绕它的大多数创新都集中在提高其承载性能、防止开裂、在固化过程中增加碳捕捉能力及使其生产更加环保。

然而麻省理工学院混凝土可持续性中心(CSHub)和法国国家科学研究中心(CRNS)的研究人员却试图为混凝土添加一个不同的特性:导电性。

在过去几年时间里,这两个机构一直在研究如何让混凝土适合于一些新的应用如加热、电磁屏蔽和能量存储。

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研究人员通过将高导电性纳米炭材料(碳纳米纤维、纳米管、纳米炭黑和氧化石墨烯)引入到混合物中以制备出大量非均相水泥复合材料样品并观察其产生的电性能。

虽然这种类型的研究并不新鲜,但这项新研究的首席研究员Nancy Soliman指出,在这个项目中,一个主要的焦点是选择一种便宜且易于大规模生产的纳米碳材料。

混凝土本身就是一种绝缘体,但研究发现,通过在水泥混合物中加入体积为4%的纳米炭黑颗粒,得到的样品能拥有携带电流的能力。另外,纳米炭黑或纳米粉是一种无污染材料,其已被用于塑料、涂料、油墨、土壤肥料和电子产品。

另一个有趣的发现是,当施加低至5伏的电压可以将水泥样品的温度提高到41摄氏度。由于它能提供均匀的热量分布,这为室内地板采暖提供了可能,可以替代传统的辐射采暖系统。我们知道,传统系统安装困难且价格昂贵。这种导电性水泥还可以应用于室外如混凝土路面,以此来消除在除冰时使用盐的需要,而用盐除冰有一个弊端--会损坏混凝土。

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