산화그래핀 첨가한 3D 프린팅 스마트 콘크리트: 균열 쉽게 감지 VIDEO: Graphene oxide study strengthens the case for smart concrete
Graphene oxide study strengthens the case for smart concrete
https://techxplore.com/news/2023-12-graphene-oxide-case-smart-concrete.html
산화그래핀 연구로 민든 스마트 콘크리트 케이스
전기 전도성에 10%까지 강도 높여
RMIT 대, 멜버른 대 공동연구
엔지니어들은 시멘트 혼합물에 산화그래핀을 첨가하여 인쇄하기 쉬운 더 강력한 3D 프린팅 콘크리트를 만들어 균열을 감시할 수 있는 잠재적인 "스마트" 벽을 만들 수 있는 길을 열었다.
RMIT 대학과 멜버른 대학이 진행한 이번 연구는 산화그래핀이 3D 프린팅 콘크리트의 인쇄성과 압축성에 미치는 영향을 조사한 최초의 연구다
배터리와 전자기기에 흔히 사용되는 나노 소재인 산화그래핀을 첨가해 콘크리트 전기 전도성을 주고 콘크리트 강도를 최대 10%까지 높인 것을 발견했다.
"3D 프린팅 시멘트 모르타르의 강도 향상을 위한 산화그래핀 사용 탐색"이라는 기사가 Additive Manufacturing Letters에 실렸다.
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연구 감독자이자 RMIT의 조너선 트랜 부교수는 이 콘크리트가 벽이 작은 균열을 감지하고 감시하는 센서 역할을 할 수 있는 "스마트"한 건물을 만들 가능성이 있다고 말했다.
초음파 센서나 음향 센서와 같은 현재의 검출 방법은 콘크리트 구조물의 큰 균열을 검출하기 위해 비파괴적이고 건설 산업에서 널리 사용되고 있지만, 더 작은 균열을 조기에 검출하는 것은 여전히 어려운 과제다.
"이러한 방법을 위한 장비는 종종 부피가 커서 다리나 높은 건물과 같은 매우 큰 구조물을 정기적으로 모니터링하는 데 사용하기가 어렵습니다."라고 공학 대학의 Tran은 말했다.
이 연구는 예비적인 것이었지만, 트랜은 산화 그래핀이 건설 산업에서 3D 인쇄 콘크리트를 더 실행 가능하게 만들 수 있는 흥미로운 잠재력을 가지고 있으며, 이는 비용과 지속 가능성에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다고 말했다.
"현재의 콘크리트 구조물들은 거푸집을 이용하여 만들어지는데, 거푸집은 신선한 콘크리트 혼합물을 붓기 전에 만들어진다"고 그는 말했다.
콘크리트 기능 개선에 큰 기대
책임 연구원이자 RMIT 박사 후보인 류준리는 산화그래핀과 콘크리트 혼합물 사이의 결합을 개선한다면 콘크리트의 강도를 높일 수 있을 것이라고 말했다.
연구진이 시멘트에 산화그래핀을 2회 투여한 결과 낮은 투여량(시멘트 중량의 0.015%)이 높은 투여량(시멘트 중량의 0.03%)보다 더 강했다.
Tran은 산화그래핀을 너무 많이 첨가하면 콘크리트 혼합물의 강도와 작업성에 영향을 미칠 수 있으며, 이는 인쇄성, 강도 및 내구성에 잠재적인 문제를 일으킬 수 있다고 말했다.
"콘크리트는 조심스럽게 균형이 잡힌 혼합물입니다. 산화그래핀을 너무 많이 넣으면 이러한 균형, 특히 콘크리트 강도에 매우 중요한 수화 과정을 방해할 수 있습니다."라고 트랜은 말했다.
"산화그래핀이 너무 많으면 콘크리트 흐름에 영향을 미쳐 압출이 더 어려워지고 따라서 콘크리트 층 사이에 간격이 더 많은 구조물이 만들어질 수 있다.
산화그래핀은 균일하게 펴지는 대신 뭉칠 수도 있어 콘크리트에 약한 점을 만들어 전체적인 강도를 떨어뜨릴 수 있다
연구의 다음 단계는 산화그래핀의 콘크리트 내 전기 전도도를 연구하고 잠재적인 스마트 재료로서의 생존 가능성을 시험할 것이다.
* 산화그래핀 Graphene oxide
그래핀 옥사이드는 탄소 원자로 이루어진 얇은 층으로 구성된 물질로, 이 층들이 쌓여 만들어진 이 차원적인 물질은 그래핀의 산화체입니다. 그래핀은 단일 탄소 원자 층으로 이루어진 이차원적인 구조를 가지고 있으며, 그래핀 옥사이드는 이 구조에서 일부 탄소 원자가 산소 원자로 대체된 형태입니다.
그래핀 옥사이드는 주로 화학 및 재료 과학 분야에서 연구되고 있으며, 그 독특한 물성 때문에 다양한 응용 분야에서 관심을 받고 있습니다. 그래핀 옥사이드는 전기 전도성, 열 전도성, 기계적 강도 등의 특성을 가지고 있어 전자 기기, 센서, 에너지 저장 장치 등 다양한 분야에서 응용될 수 있습니다.
이 물질은 바이오의학 분야에서도 관심을 받고 있으며, 의학적 응용 가능성이 연구되고 있습니다. 또한, 그래핀 옥사이드는 여러 유용한 성질을 가지고 있기 때문에 다양한 산업 분야에서의 응용 가능성이 계속해서 탐구되고 있습니다. ChatGPT
Graphene oxide study strengthens the case for smart concrete
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How Graphene Could Solve Our Concrete Problem
