Поскольку распространенные во время пандемии одноразовые маски теперь представляют собой экологическую проблему, исследователи продемонстрировали идею включения старых масок в цементную смесь для создания более прочного и долговечного бетона.
В работе, опубликованной в журнале Materials Letters, исследовательская группа Вашингтонского университета показала, что смесь с использованием материалов из масок была на 47% прочнее цемента, обычно используемого после месяца твердения.
“Эти отработанные маски на самом деле могут быть ценным товаром, если их правильно обработать”, — делится профессор Сяньмин Ши.
Производство цемента – углеродоемкий процесс, на который приходится до 8% глобальных выбросов углерода. Микроволокна уже иногда добавляют в цементный бетон для его укрепления, но они дороги. Бетон, армированный микроволокном, потенциально может сократить количество цемента, необходимого для проекта, или сделать бетон более прочным, сэкономив выбросы углерода, а также деньги строителей и владельцев.
Изготовленные из полипропиленовой или полиэфирной ткани в местах соприкосновения с кожей и ультратонких полипропиленовых волокон для фильтрующих слоев, медицинские маски имеют волокна, которые могут быть полезны для бетонной промышленности. Если их не использовать повторно, одноразовые маски могут оставаться в окружающей среде в течение десятилетий и представлять опасность для экосистемы.
“Эта работа демонстрирует одну из технологий, позволяющую перевести использованные маски из потока отходов в дорогостоящее применение”, — рассказывает Ши.
В своей доказательной работе исследователи разработали процесс изготовления крошечных волокон маски длиной от 5 до 30 миллиметров, а затем добавили их в цементный бетон, чтобы укрепить его и предотвратить растрескивание. Для тестирования они сняли металлические и хлопчатобумажные петли с масок, разрезали их и добавили в обычный портландцемент – самый распространенный тип цемента, используемый во всем мире и являющийся основным ингредиентом для бетона, раствора и затирки.
Они смешали микроволокна маски с раствором оксида графена, а затем добавили смесь в цементный раствор. Оксид графена создает ультратонкие слои, которые прочно прилипают к поверхности волокон. Эти маски из микроволокон поглощают или рассеивают энергию разрушения, которая способствует появлению крошечных трещин в бетоне. Без волокон эти микроскопические трещины в конечном итоге приведут к более широким трещинам и разрушению материала.
