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混凝土納米結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)有望削減二氧化碳排放

  據(jù)《科學(xué)時(shí)報(bào)》2007年2月1日報(bào)道:麻省理工學(xué)院(MIT)研究人員發(fā)現(xiàn)了混凝土的堅(jiān)固性和耐用性來自其所具有的納米粒子結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)有望大規(guī)模降低混凝土生產(chǎn)中的二氧化碳排放。有關(guān)結(jié)果發(fā)表在1月份出版的《機(jī)械學(xué)與固體力學(xué)雜志》上。

  論文主要作者、MIT土木與環(huán)境工程教授Franz-Josef Ulm介紹說:"如果一切都決定于混凝土的納米粒子組織結(jié)構(gòu),而不是混凝土的材料本身,那么我們很可能能夠找到替代材料,同樣具有混凝土的各種優(yōu)點(diǎn)--堅(jiān)固、耐用、可以以極低的成本大規(guī)模生產(chǎn),但是不會(huì)在生產(chǎn)過程中釋放那么多二氧化碳。"

  研究人員還發(fā)現(xiàn),通過在納米尺度上研究各種常見材料可能會(huì)大大發(fā)掘這些材料的使用途徑。Ulm稱這項(xiàng)工作"給出了材料的地理基因密碼,以及材料的納米機(jī)械屬性藍(lán)圖。"

  目前全世界每年混凝土的產(chǎn)量是二十三億五千萬噸,足以為地球上的每個(gè)人建一座一立方米的混凝土塊。如果工程師們能夠找出一種方法將混凝土生產(chǎn)過程中的二氧化碳排放減少10%,那么就能夠?qū)崿F(xiàn)《京都議定書》將二氧化碳排放減少5.2%的目標(biāo)的五分之一。

  Ulm小組發(fā)現(xiàn)混凝土粒子在納米層次上會(huì)天然形成球形物質(zhì)最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),如同一堆桔子堆成金字塔形狀。

  混凝土是最古老的建筑材料之一,早在古羅馬時(shí)代,人們就開始將石灰石和粘土碾成粉末,然后在窯中加熱到高達(dá)1500攝氏度的溫度。在這樣的高溫下,礦物質(zhì)發(fā)生了變化,儲(chǔ)存了大量能量。當(dāng)這種粉末與水混合的時(shí)候,能量就會(huì)被釋放到化學(xué)鍵中,形成混凝土的基本成分--水合硅酸鈣。在納米層次上,水合硅酸鈣充當(dāng)了黏合劑,將沙子和砂礫牢牢地粘合在一起。在混凝土生產(chǎn)過程中釋放的二氧化碳主要來自加熱過程。


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