麻省理工學(xué)院（MIT）研究人員發(fā)現(xiàn)了混凝土的堅固性和耐用性來自其所具有的納米粒子結(jié)構(gòu)。這項發(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--堅固、耐用、可以以極低的成本大規(guī)模生產(chǎn)，但是不會在生產(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大大發(fā)掘這些材料的使用途徑。Ulm稱這項工作"給出了材料的地理基因密碼，以及材料的納米機械屬性藍(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，儲存了大量能量。當(dāng)這種粉末與水混合的時候，能量就會被釋放到化學(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。
