甜菜根基纳米片

抗裂强度提升近7成

以甜菜废渣为原料的生物基二维纳米片，通过裂纹偏转与桥接机制，在极低掺量下同时提升水泥基复合材料的强度与韧性，并降低成本和碳排放。

Huang, Bo · 池寅 · 汪建群 · 王功勋 · Ye, Junjie · Whale, Eric A. · David, Hepworth · Ye, Jianqiao · Saafi, Mohamed

Construction and Building Materials 2023

参数信息

抗压强度提升率

12.15 %

劈裂抗拉强度提升率

36.87 %

抗折强度提升率

39.91 %

抗折模量提升率

32.69 %

断裂能提升率

69.01 %

断裂韧性提升率

49.06 %

技术优势

断裂能提升近七成

在最优掺量下断裂能提升69.01%，表明材料抵抗裂纹扩展的能力显著增强，可减少结构因裂缝导致的失效。

成本与碳排放更低

相比石墨烯基材料，SNS在改善水泥性能的同时能降低成本和CO₂排放，因为原料是甜菜废渣而非昂贵且高能耗的石墨烯。

增强机制明确

SNS的高比表面积及其与水化产物的强化学/物理结合，引发裂纹偏转和桥接，从而同时提升强度和韧性。

应用场景

• 高性能水泥复合材料：以0.2 wt%超低掺量同时提升强度与断裂能，适用于对韧性要求高的结构部位。
• 纤维增强混凝土：SNS的桥接机制与纤维协同，可进一步提高复合材料的抗裂性能。
• 绿色建筑材料：原料来自甜菜废渣，可替代石墨烯降低成本和碳排放。
• 3D打印混凝土：提升抗折强度和断裂韧性，有助于改善打印层间界面性能。