“คอนกรีตผสมกราฟีน” วัสดุก่อสร้างใหม่แข็งแรงเหลือเชื่อและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

กราฟีน (Graphene) เป็นวัสดุมหัศจรรย์ที่ถูกนำไปใช้ประโยชน์ในหลายเรื่องแบบที่ไม่เคยคาดคิดมาก่อนว่าจะเป็นไปได้ ล่าสุดนักวิจัยใช้กราฟีนช่วยทำให้คอนกรีตที่เป็นหนึ่งในวัสดุเก่าแก่ที่สุดมีความแข็งแรงเพิ่มขึ้นอย่างเหลือเชื่อ เพิ่มคุณสมบัติกันซึมอีกหลายเท่า และยังจะช่วยลดการปล่อยคาร์บอนได้อย่างมหาศาล

นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยเอ็กซิเตอร์ (University of Exeter) ประเทศอังกฤษ ได้พัฒนาคอนกรีตชนิดใหม่โดยใช้น้ำที่มีเกล็ดกราฟีนแขวนลอยอยู่ด้วยเทคนิคที่คิดค้นขึ้นมาโดยเฉพาะนำไปผสมกับปูนซิเมนต์ หิน และทราย ได้เป็นคอนกรีตผสมกราฟีนที่มีคุณสมบัติดีขึ้นกว่าเดิมอย่างมาก

จากการทดสอบคอนกรีตผสมกราฟีนพบว่ามีความแข็งแกร่งต่อการอัด (Compressive strength) เพิ่มขึ้น 146% เทียบกับคอนกรีตปกติ มีความแข็งแกร่งต่อการดัด (Flexural strength) เพิ่มขึ้น 80% และลดการซึมผ่านของน้ำได้ถึง 400% คอนกรีตผสมกราฟีนใหม่นี้มีคุณสมบัติผ่านมาตรฐานคอนกรีตสำหรับก่อสร้างทั้งของอังกฤษและยุโรป

เทคนิคใหม่แตกต่างจากความพยายามก่อนหน้านี้ในการใช้นาโนเทคโนโลยีกับคอนกรีตซึ่งมุ่งเน้นการปรับเปลี่ยนองค์ประกอบซีเมนต์เป็นหลัก และวิธีการใหม่ทำให้คอนกรีตมีคุณสมบัติดีขึ้นโดยปราศจากข้อบกพร่องใดๆ สามารถใช้ร่วมกับเทคนิคการผลิตคอนกรีตที่ทันสมัยและสามารถขยายขนาดเพื่อใช้ในเชิงอุตสาหกรรมได้ในราคาที่ค่อนข้างต่ำ

คอนกรีตชนิดใหม่นี้สามารถนำไปใช้ก่อสร้างได้โดยตรง ทำให้ได้โครงสร้างอาคารที่แข็งแรงและทนทานโดยที่ใช้คอนกรีตน้อยกว่าเดิม และช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก

นักวิจัยกล่าวว่าคุณสมบัติกันซึมน้ำได้ดีทำให้มันเหมาะสำหรับการก่อสร้างในพื้นที่ที่ยากต่อการบำรุงรักษา ขณะเดียวกันความแข็งแรงของคอนกรีตใหม่จะทำให้อาคารมีความยืดหยุ่นมากขึ้นในการรองรับแรงกระแทกและความเครียด​ (strain)​ ในอนาคต และมีอายุการใช้งานนานขึ้น นอกจากนี้เทคนิคนี้ยังสามารถนำไปใช้กับวัสดุนาโนอื่นๆสำหรับงานคอนกรีตในอนาคตซึ่งอาจนำไปสู่นวัตกรรมใหม่ของอุตสาหกรรมนี้

คอนกรีตถูกใช้เป็นวัสดุก่อสร้างมาตั้งแต่สมัยโรมัน โครงสร้างคอนกรีตบางส่วนจากยุคนั้นยังคงมีเหลืออยู่ถึงปัจจุบัน คอนกรีตเป็นวัสดุก่อสร้างพื้นฐานที่สุดควบคู่กับเหล็ก แต่ในการผลิตปูนซีเมนต์มีการปล่อยคาร์บอนค่อนข้างสูง เนื่องจากมีการใช้พลังงานสูงมากและในกระบวนการผลิตมีการเผาหินปูนซึ่งปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมาด้วย

การปล่อยคาร์บอนทั่วโลกมาจากการผลิตปูนซีเมนต์ 6% ซึ่งหากต้องการไปให้ถึงเป้าหมายตามข้อตกลงปารีสผู้ผลิตปูนซีเมนต์ต้องลดการปล่อยคาร์บอนลงอย่างมาก นักวิจัยประเมินว่าการใช้คอนกรีตผสมกราฟีนจะช่วยลดวัสดุในการผลิตคอนกรีตลงราวครึ่งหนึ่ง รวมทั้งปูนซีเมนต์ด้วย ซึ่งจะช่วยลดการปล่อยคาร์บอนลงได้อย่างมหาศาล

“การหาแนวทางที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมในงานก่อสร้างเป็นก้าวที่สำคัญมากในการลดการปล่อยคาร์บอนทั่วโลก และยังช่วยปกป้องสภาพแวดล้อมของเรามากที่สุดเท่าที่เป็นไปได้” Dimitar Dimov หัวหน้าทีมวิจัยกล่าว “มันเป็นก้าวแรกแต่เป็นก้าวสำคัญที่มาถูกทางในการทำให้อุตสาหกรรมก่อสร้างมีความยั่งยืนในอนาคต”

 

ข้อมูลและภาพจาก theguardian, exeter.ac.uk