Бетон – один з найпоширеніших у світі будівельних матеріалів. Попри корисні властивості (міцність, щільність,твердість тощо) він має і суттєві недоліки. Найбільший з них – утворення мікротріщин, які вода та бруд згодом перетворюють на зяючі розлами. Щоб цього не сталося, ці тріщини потребують постійного догляду та ремонту. Було б чудово, якби бетон міг «лікувати» себе сам. Матеріалознавець Чан-Мун Чунг з Університету Йонсей (Південна Корея) у статті, опублікованій в журналі Applied Materials & Interfaces стверджує, що це цілком можливо.
Ідея бетону, що ремонтує сам себе, - не нова. У 2009 році команда вчених з Делфтського технічного університету (Нідерланди) продемонструвала, що у бетонну суміш можна додати спеціальний вид бактерій, які виробляють хімікати, що заповнюють мікротріщини. Ці бактерії дійсно підтримують життєздатність бетону, однак лише доти, доки вони живі. Як правило, через рік така колонія бактерій гине.
Підхід Доктора Чунга ґрунтується не на біології, а на хімії. За допомогою лабораторних тестів він визначив, що суміш двох сполук, названих метакрілоксіпропілом та ізобутиловим ефіром, під дією сонячного світла здатна перетворюватись на водостійкі полімери, які ефективно заповнюють тріщини у бетоні. Найбільшим викликом було додати ці сполуки у бетонну суміш так, щоб вони змішувались лише тоді, коли на бетоні появлятимуться тріщини. Виходом з положення було помістити ці хімікати у мініатюрні капсули з сечовини та формальдегіду. Вони надійно зберігають свій вміст, і лише тоді руйнуються, коли тріскає оточуючий їх бетон.
Щоб створити такі капсули, команді Чунга довелося змішати водний розчин, сечовину, хлорид амонію та похідний від бензолу вуглеводень, названий резорцином. До цієї суміші згодом додали метакрілоксіпропіл, ізобутиловий ефір та формальдегід й впродовж півгодини витримували при температурі 55 С. Як наслідок, формальдегід та сечовина утворили оболонку капсул, всередині яких містилися два хімікати, здатні «лікувати» бетон.
Щоб продемонструвати результати, Др. Чунг змішав отримані капсули з рідким полімером, покрив цією сумішшю бетонні блоки та дав їй застигнути. Розламавши ці блоки, він залишив їх на чотири години на сонячному світлі. Як вчений і сподівався, застигла полімерна плівка вкрила тріщини, а наявні в ній капсули розкололися та вивільнили свій вміст. Під дією сонячного світла метакрілоксіпропіл та ізобутиловий ефір утворили водостійкий шар, який через деякий час заповнив тріщини у бетоні.
Зануривши бетонні блоки у воду, через 24 години Чан-Мунг Чун зважив їх, щоб визначити, скільки рідини вони увібрали. Результати були такими: чистий бетон увібрав 11,3 грама води, бетон, вкритий полімерною плівкою, - 3,9 грама, а бетон, покритий полімерною плівкою з капсулами, - лише 0,4 грама. Як і очікувалось, бетон «вилікував» себе сам.
01.06.2013