材料技术公司 Lyten 为一种新型水泥和混凝土混合物申请了专利,该混合物使用三维石墨烯(3DG)碳材料来提高性能并减少对传统波特兰水泥的依赖。
该国际专利申请于 2024 年 9 月 7 日提交,并于 2025 年 3 月 13 日公布,向公众提供了详细信息。该专利涵盖的水泥成分包括 0.05% 至 2% (按重量计)的 3DG 碳,以及普通波特兰水泥和最多 70% 的胶凝补充材料 (SCM),例如偏高岭土、石灰石或石膏。
根据申请,石墨烯基碳材料由介孔碳纳米颗粒组成,形成相互连接的石墨烯薄片。这些薄片可能带有含氧官能团或纳米二氧化硅颗粒,旨在提高材料的强度和耐久性。申报材料中的早期性能数据表明,这种混合物在三天内的抗压强度达到或超过了 ASTM C1157 标准,显示出更快凝结和早期强度增加的潜力。
用单体材料替代大部分波特兰水泥的潜力巨大。降低熟料含量是减少混凝土生产过程中碳排放的最有效方法之一,而这一技术的开发支持了整个行业为实现混凝土脱碳所做的努力。如果取得成功,它将有助于实现国家和国际净零排放目标。
碳纳米材料等先进材料的使用也预示着混凝土行业正在向更高性能、更高科技的解决方案转变。石墨烯及其衍生物以其强度、导电性和稳定性而著称,Lyten 声称其 3DG 碳结构分散性良好,并能与水泥基质产生积极的相互作用。这可以提高强度和耐久性,从而延长结构的使用寿命,减少维护需求。
从实用的角度来看,该配方仍然使用 OPC 和常见的 SCM,这有助于与现有的混合和浇筑实践相结合。假定这种材料被证明具有成本效益并可大规模使用,混凝土生产商和承包商就会更容易采用。
不过,该专利目前参考的是 ASTM 标准,还需要进一步测试以满足 BS EN 197-1 和英国或欧盟的其他法规要求。在英国的采用将取决于是否符合当地的性能基准。
生产三维石墨烯碳的成本和可扩展性仍是未知数,这可能最终决定该材料的应用范围。如果生产成本可以承受,该技术就能在主流和专业混凝土应用中找到一席之地。否则,该技术的应用可能仅限于基础设施或预制构件等高规格领域。
Lyten 公司总部设在美国。该专利的发明人包括 Peter Boul、Bruce Gittleman、Daniel Jacobson 和其他几位发明人。该申请目前正在审查中,其法律地位仍有待确定。
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