Материал из отходов кокоса и гибискуса заменит ДСП в строительстве

Материал из отходов кокоса и гибискуса заменит ДСП в строительстве

Растительные отходы из волокон кокоса и гибискуса обеспечили новому материалу повышенную влагостойкость и прочность, что будет особенно востребовано в жилом строительстве. Результаты работы опубликованы в международном научном журнале Environmental Science and Pollution Research.

 

Переработка отходов – важнейшая  задача «зеленой» химии.  Они являются сырьем для создания материалов, которые очищают сточные воды, извлекают металлы, пигменты, а также используются в производстве строительных материалов, таких как гипсы, дорожные покрытия и т. д. 

Цементные картоны – это композиты, изготовленные из макулатуры и цемента в качестве связующего звена. Эти виды материала могут использоваться для обшивки стен и потолков, а также замены дорогих  древесно-стружечных плит (ДСП) в мебельном производстве.

Бумага в составе макулатуры обладает хорошей тепло- и звукоизоляцией, она дешева в использовании и требует минимум энергии при переработке, что позволяет отнести ее к экологичным материалам. Однако обладая высокой поверхностной пористостью, бумажная масса склонна к обильному поглощению влаги из воздуха, что сильно ухудшает функциональные свойства цементных картонов. 

Исследователи НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из Федерального технологического университета в Акуре решили эту проблему, используя порошок скорлупы кокосового ореха и кенафа (гибискус коноплёвый) в качестве наполнителя бумажных пор. 

«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 соавтор исследования, ведущий эксперт НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Валентин Романовский.

По словам разработчиков, натуральные растительные волокна легкие, очень дешевые и обладают высокой прочностью и пластичностью. Непромокаемое волокно кенафа, известной прядильной культуры, как и волокно джута, пригодно для изготовления упаковочных тканей и мешков, ковров и скатертей, для изготовления бумаги, картона. Добавка волокна кенафа в процентной массе 1-3% обеспечила увеличение модуля упругости композита, а значит, и прочность итоговых строительных плит. 

В предыдущем исследовании авторы показали, что даже 10% добавка порошка скорлупы кокосового ореха может успешно использоваться в качестве наполнителя пор композита, снижая его «влагопроницаемость» по сравнению с контрольными образцами. 

«Научно-исследовательский центр «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ «МИСиС» ведет перспективные исследования в области синтеза наноматериалов. Центр основан более 10 лет назад профессором Александром Мукасьяном – одним из самых известных в мире специалистов в области твердого пламени. Сегодня его возглавляет молодой талантливый ученый, к.т.н. Дмитрий Московских, победитель грантовых конкурсов РНФ и РФФИ, автор ряда патентов в области высокотемпературного синтеза», – отметила ректор НИТУ «МИСиС» Алевтина Черникова.

В настоящее время научный коллектив завершает серию лабораторных тестов в целях  оптимизации разработанной технологии. 

 

 

Справка о НИТУ «МИСиС»

НИТУ «МИСиС» – динамично развивающийся научно-образовательный центр мирового уровня. В основе целевой модели вуза – стремление внести максимальный вклад в экономику России за счет повышения интенсивности исследовательской деятельности.

Университет входит в топ-500 лучших вузов мира по версии QS WUR и в группу 151+ предметного рейтинга QS Materials Science, являясь лидером в области материаловедения среди российских вузов.  

В университете действует более 40 научно-исследовательских лабораторий и инжиниринговых центров мирового уровня, в которых работают ведущие российские и зарубежные ученые. В основе образовательной модели вуза лежит интеграция образования и науки. НИТУ «МИСиС» сотрудничает более чем с 1600 крупнейшими компаниями России и мира. Благодаря комплексной программе профессиональной навигации средний балл ЕГЭ поступающих в университет вырос с 67,3 в 2012 году до 88,8 баллов в 2021 году.

В состав НИТУ «МИСиС» входит 10 институтов и 6 филиалов – четыре в России и два за рубежом. В университете около 22 000 обучающихся, 25% студентов – граждане из 84 стран мира.

 

Similar Posts

Leave a Reply

Your email address will not be published.