31.10.2018

Экспериментальные стройматериалы: из крабового панциря и человеческой мочи

Учёные в разных точках планеты занимаются разработкой новых материалов, которые по своим техническим характеристикам смогут превзойти природные или «устаревшие» аналоги, и попутно решат экологические проблемы. Исследовательская группа Научно-технического университета Китая в Хэфэе придумала материал, сравнимый по прочности с древесиной, который в отличие от своего натурального прототипа не боится ни воды, ни огня. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Краб. Фотография находится в свободном доступе
Краб. Фотография находится в свободном доступе

Для изготовления «синтетической древесины» учёные использовали раствор полимерной смолы с добавлением хитозана – полисахарида, который получают из хитина – твёрдой наружной оболочки ракообразных и насекомых. Для данного эксперимента учёные взяли панцири креветок и крабов. Хитозан обладает рядом замечательных свойств, которые высоко ценят в фармакологии и медицине: он совместим с живыми тканями, останавливает кровотечение, обладает антибактериальными и антигрибковыми характеристиками и прочее. Однако китайских учёных заинтересовала другая сторона этого компонента: более ранние исследования показали, что сочетание хитозана и «нанонаполнителя» делает итоговый материал более крепким.

В ходе испытаний раствор полимер-хитозана подвергли сушке холодом, в результате чего сформировалась пористая структура. Последующее нагревание образца до 200°C обеспечило появление сильных химических связей, которые и делают материал таким крепким.

«Биодревесина» обладает рядом преимуществ. Например, в лабораторных условиях можно получить большую партию в достаточно короткие сроки. Во-вторых, она не впитывает воду; во время опытов материал на 30 дней замачивали в воде и в концентрированной кислоте – прочность осталась практически неизменной, в то время как бальзовое дерево (в высушенном состоянии оно чрезвычайно лёгкое, но крепкое) в аналогичных условиях потеряло 40% прочности и стало мягче на две трети. Помимо всего прочего, новый материал негорюч.

Исследователи предполагают, что механические свойства можно улучшить, если исходник высушивать быстрее и запекать при более высоких температурах. Или если добавить натуральные или искусственные волокна. Возможно, заявляют авторы, «искусственная древесина» не станет полноценным строительным материалом, однако может использоваться для изоляции зданий или для упаковки.

Студенты из Кейптаунского университета (ЮАР), в свою очередь, представили строительные блоки, сделанные из человеческой мочи. «Исходное сырьё» они собрали из специально разработанных мужских писсуаров, а затем смешали его с песком и бактериями. Бактерии производят уреазу – фермент, который расщепляет содержащуюся в моче мочевину. В результате этой химической реакции выделяется карбонат кальция (он входит в состав известняка, мрамора, травертина, мела) – и песок «цементируется».
Фотография © University of Cape Town
Фотография © University of Cape Town

Изобретение является полезным союзником в борьбе с глобальным потеплением: биокирпичи изготавливаются в пресс-форме при комнатной температуре, в то время как обычные блоки обжигают в печи при температуре около 1400 °C, и в процессе их производства выделяется огромное количество углекислого газа. При изготовлении кирпичей из мочи остаются побочные продукты – азот и калий, которые можно затем использовать для производства химических удобрений.
Фотография © University of Cape Town
Фотография © University of Cape Town

Учёные говорят, что итоговую прочность блока можно регулировать: чем дольше бактерия «цементирует» кирпич, тем он прочнее; в среднем формирование длится около пяти дней. Стоит отметить, что опыты по использованию мочи для производства кирпичей уже проводились, однако это первый раз, когда применяется натуральный концентрат, а не его синтетический аналог.

Комментарии
comments powered by HyperComments

последние новости ленты:

Технологии:

09.01.2019

Мыслить радикально

В апреле фонд LafargeHolcim проведёт VI форум в Каире. Его тема – «Ре-материализация строительства», с 4 по 6 апреля 2019 года мировые эксперты обсудят радикальный подход к строительным материалам, основанный на сокращении их потребления. Регистрация открыта до 31 января.
LafargeHolcim, LafargeHolcim Foundation
29.12.2018

Городской дом в природном окружении

Жилой комплекс в Риэне близ Базеля получил благодаря фасадам из клинкера Hagemeister элегантный «городской» облик.
ЗАО «Фирма «КИРИЛЛ»
18.12.2018

Негорючие фасадные системы от ТЕХНОНИКОЛЬ: собираем надежный и безопасный пазл для частного домостроения

Эксперт направления «Минеральная изоляция» Компании ТЕХНОНИКОЛЬ Константин Козетов рассказывает, как обеспечить комфортный микроклимат внутри помещения круглый год и при этом сделать безопасный, долговечный, энергоэффективный и эстетически привлекательный фасад для частного дома.
другие статьи