0

Устойчивая керамика без обжига

Производство цемента, кирпича, кафеля и фарфоровой посуды обычно требует большого количества тепла: для обжига керамических изделий используются печи с температурой, превышающей 1000°С. Теперь материаловеды из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH) разработали то, что на первый взгляд кажется удивительно простым способом изготовления подобных изделий при комнатной температуре. Ученые использовали нанопорошок карбоната кальция в качестве исходного материала, и вместо того, чтобы обжигать его, они добавляли к нему небольшое количество воды, а затем его прессовали.

«Производственный процесс основан на процессе геологического формирования горных пород», объясняет Флориан Бувиль, в группе Андре Стюдарта, профессор комплексных материалов.

Осадочные породы образуются из осадка, который сжимается в течение миллионов лет давлением, оказываемым вышележащими отложениями. Этот процесс превращает осадок карбоната кальция в известняк с помощью природной воды. По мере того, как исследователи ETH использовали карбонат кальция с чрезвычайно небольшим размером частиц (наночастиц) в качестве исходного материала, способ их компактирования занял всего час. «Наша работа является первым свидетельством того, что изделия из керамического материала могут быть изготовлены при комнатной температуре в такой короткий промежуток времени и при относительно низких давлениях,» говорит профессор ETH Стюдарт.Устойчивая керамика без обжига

Сильнее, чем бетон

Как показали испытания, новый материал может выдержать нагрузку примерно в десять раз больше, чем бетон, прежде чем разрушится, и является таким же жестким, как камень или бетон. Другими словами, его так же трудно деформировать.

На данный момент ученые сделали образцы размером в один франк (монету – прим. ред.) с использованием обычного гидравлического пресса, наподобие тех, которые обычно используются в промышленности. «Задача состоит в том, чтобы создать достаточно высокое давление для процесса прессования. Более крупные заготовки требуют соответственно большую силу,» говорит Бувиль. По словам ученых, керамические изделия размером с  маленькую плитку для ванной теоретически выполнимы.

Устойчивая керамика без обжигаЭнергоэффективные и экологически безопасные

«В течение долгого времени, материаловеды искали способ получения керамических материалов в мягких условиях, поскольку процесс обжига требует большого количества энергии,» говорит Стюдарт.

Новый метод при комнатной температуре — который называют холодным спеканием -гораздо более энергетически эффективен, а также дает возможность получения композитных материалов, содержащих, например, пластмассы.

Методика также представляет интерес с точки зрения нейтрализации выбросов СО2 в будущем. В частности, наночастицы карбоната теоретически могут быть получены с использованием улавливаемого из атмосферы CO2 или из отходящих газов тепловых электростанций. В этом случае захваченному СО2 дают возможность взаимодействовать с применимой породой в форме порошка для получения карбоната, который затем может быть использован для изготовления керамики при комнатной температуре. Отрицательно воздействующий на климат углекислый газ, таким образом, будет «консервироваться» в керамических изделиях. Они будут представлять собой утилизатор СО2 и могут помочь тепловым электростанциям работать без выброса углекислого газа.
По мнению ученых, в долгосрочной перспективе, этот новый подход холодного спекания потенциально способен заменить материалы на основе цемента  на более экологически чистые. Тем не менее, для достижения этой цели необходимы большие исследовательские усилия. Производство цемента является не только энергоемким, но также производит большое количество СО2 — в отличие от материалов, произведенных «холодным спеканием».

Добавлено в: Новости

Оставить ответ

Submit Comment

Яндекс.Метрика Правильный CSS!
© 2014 Химия, опыты, эксперименты! In-chemistry.ru