Российские ученые из НИТУ «МИСиС» в коллаборации с исследователями из Федерального технологического университета в Акуре (Нигерия) предложили добавлять волокна кокоса и гибискуса в строительные композиты. Они повышают прочность материалов и снижают их влагопроницаемость. Исследование опубликовано в журнале Environmental Science and Pollution Research.
В качестве альтернативы древесно-стружечным плитам (ДСП) в строительстве используют цементные картоны. Последние представляют собой композитные материалы, которые содержат цемент и макулатуру. Такие материалы успешно используются для производства мебели, обшивки потолков и стен. Макулатура довольно экологична, так как ее переработка требует минимальных энергозатрат. К тому же это дешевый материал, характеризующийся высокими значениями звуко- и теплоизоляции. В то же время бумага обладает большим количеством пор, что облегчает поглощение влаги из воздуха. Это, в свою очередь, ведет к потере некоторых качеств композитов.
Ученые предложили добавлять в композиты порошок, полученный из скорлупы кокоса, а также кенаф (гибискус коноплевый). Эти отходы могут наполнить поры в макулатуре. Исследователи выбрали эти растения из-за того, что они обладают волокнистой структурой. Волокна кокоса и кенафа дешевые, пластичные и прочные. Эксперименты показали, что добавка 10% порошка косовых волокон снижает влагопроницаемость композитов. В свою очередь, добавка 1–3% порошка кенафа повышает прочность материала и его модуль упругости.
«Целью включения волокон в цементный материал было повышение его прочности и придание пластичности. Кроме того, волокна включены для уменьшения зарождения и распространения трещин и для равномерного распределения напряжения в матрице композита. Волокно кенафа мы смешивали в различных пропорциях с 20% цемента и 20% порошка скорлупы кокосового ореха, в то время как оставшаяся часть состава представляла собой бумажную массу. Полученные образцы композитов выдерживали в течение 14, 28 и 90 дней и исследовали механические свойства. Результаты показали, что дозировка волокна в 2% оптимально улучшила прочность сцепления и силу удержания шурупа по сравнению с контрольной смесью», — рассказал о работе Валентин Романовский, соавтор исследования и ведущий эксперт НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ «МИСиС».
