Cuando piensas en los recursos que nos estamos quedando sin, puede que la arena no ocupe un lugar destacado en tu lista, pero sí lo está gracias a nuestra gran demanda de hormigón. Los científicos de la Universidad Rice han demostrado ahora que la sustitución del grafeno no sólo puede ahorrar arena, sino que también hace que el hormigón sea más ligero, resistente y resistente.
A pesar de ser una lámina de átomos de carbono de sólo un átomo de espesor, el grafeno tiene fama de ser increíblemente fuerte. Como tal, no sorprende que este «material maravilloso» haya sido mezclado con concreto antes, generalmente a hazlo más fuerte y más durable. Pero eso normalmente implica simplemente agregar grafeno a la receta; para el nuevo estudio, el equipo de Rice quería reemplazar la arena por completo.
El hormigón está hecho de tres ingredientes principales: agua, un agregado como arena y cemento para unirlo todo. La arena es el mayor componente en volumen y, dado el insaciable apetito de la humanidad moderna por el hormigón, la extracción de arena está aumentando. Este proceso no sólo es destructivo, sino que corre el riesgo de quedarse sin fuentes.
La investigación proviene del laboratorio del químico James Tour de la Universidad de Rice, cuyo equipo ha estado produciendo grafeno durante años utilizando una técnica que desarrollaron llamada calentamiento flash Joule. Básicamente, un material base rico en carbono se sobrecalienta rápidamente con una descarga de electricidad, convirtiéndolo en hojuelas de grafeno. En este caso, el material base era coque metalúrgico, una fuente de combustible creada a partir del carbón.
«Los experimentos iniciales en los que el coque metalúrgico se convertía en grafeno dieron como resultado un material que parecía similar en tamaño a la arena», dijo Paul Advincula, autor principal del estudio. «Decidimos explorar el uso de grafeno derivado del coque metalúrgico como reemplazo total de la arena en el hormigón, y nuestros hallazgos muestran que funcionaría muy bien».
Ahorrar arena tampoco fue el único beneficio. El hormigón resultante fue un 25% más ligero que el hormigón elaborado con un agregado normal y mostró un aumento del 32% en tenacidad, un 33% en deformación máxima y un 21% en resistencia a la compresión. En el lado negativo, hubo una reducción del 11% en su módulo de Young, una medida de la resistencia de un material a la deformación por estiramiento.
Si bien el equipo dice que el grafeno es actualmente demasiado caro para que este método sea comercialmente viable a escala, al menos muestra que existen alternativas que podrían buscarse.
La investigación fue publicada en la revista. Materiales aplicados ACS.
Fuente: Universidad de arroz