氧化石墨烯用于增强 3D 打印混凝土并使其带电

由增强混凝土制成的 3D 打印测试结构之一 乔纳森·特兰

据称，3D 打印混凝土结构的建造速度比传统结构更快、更便宜，但它们并不总是那么坚固。通过添加少量氧化石墨烯，这个问题可能很快就能得到解决，氧化石墨烯也可以用来检测裂缝。

通常，混凝土建筑物、桥梁和其他结构是通过将湿混凝土倒入木模（又称模板）中制成的，一旦混凝土硬化，木模就被移除。

相比之下，此类结构的 3D 打印涉及沉积连续的挤压混凝土层，这些混凝土层在硬化时会粘合在一起。不幸的是，这些层之间的结合有时最终会成为薄弱点，从而降低结构的整体强度。

为了解决这个问题，澳大利亚皇家墨尔本理工大学和墨尔本大学的科学家尝试将氧化石墨烯添加到用作 3D 打印混凝土粘合剂的水泥中。氧化石墨烯是石墨烯的氧化形式，石墨烯又是一种以蜂窝状图案连接在一起的单原子厚度的碳原子片。

经过不同掺量的试验发现，当氧化石墨烯的掺量为水泥重量的0.015%时，所得混凝土表现出更好的层间结合力。这一提升使整体实力增加了10%。

“氧化石墨烯的表面有官能团，就像材料表面的粘点一样，可以抓住其他东西，”皇家墨尔本理工大学的副教授说。乔纳森·特兰教授。“这些‘粘点’主要由各种含氧官能团组成，在促进其与水泥等其他材料更强的结合方面发挥着至关重要的作用。这种牢固的结合可以提高混凝土的整体强度。”

较高剂量的氧化石墨烯实际上降低了混凝土的强度和和易性 乔纳森·特兰

作为额外的好处，由于石墨烯具有高导电性，因此可以使电流通过硬化混凝土。希望这一功能有一天能够用于裂缝检测系统，其中即使是最小的裂缝也会中断穿过混凝土结构的电路。

在这方面还需要进行更多的研究，而且科学家们还没有确定增强 3D 打印混凝土的强度与传统浇注混凝土的强度相比如何。由 RMIT 博士候选人 Junli Liu 领导的一篇关于这项研究的论文最近发表在《Additive Manufacturing Letters》杂志上。

在之前的研究中，氧化石墨烯已被用来在混凝土上形成保护涂层，并提高用于增强混凝土的碎面膜纤维的粘合强度。