材料百态

　　东京大学生产技术研究所的科学家们，已经提出了一种能够通过简单的化学方法，让混凝土生产更具可持续性的新途径。作为世界上最常用的建筑材料，混凝土的一大缺点，就是制造过程中使用的水泥具有相当大的碳足迹。好消息是，通过利用酒精和催化剂之间的反应将沙粒直接粘合到一起，新型无水泥混凝土样品可实现巨大的环保效益。

　　通常情况下，混凝土骨料（主要由沙子、砾石、水泥组成）之间的关系，类似于通过胶水来固定。然而常见的波特兰型水泥，对环境有着相当不利的影响。

　　传统水泥需要通过高温加热，每公斤产生约 2.2 磅的二氧化碳。考虑到每年的产量，水泥约占全球二氧化碳排放量的 8% 。

　　庆幸的是，近年来已有越来越多的研究团队涉入该领域，希望找到更加节能、环保、且低成本的混凝土（水泥）替代配方，比如使用煤粉灰和钢渣之类的废料。

　　不过东京大学生产技术研究所的科学家们，已经提出了一种更加新奇的配方，特点是利用酒精与催化剂的反应，将沙粒直接粘合到一起。

　　研究一作 Yuya Sakai 指出，新配方的关键，在于除去反应副产物（水），并通过持续反应来产生四烷氧基硅烷，最终实现沙粒的彼此结合。

　　为了找到最佳方案，研究团队在铜容器中调配了数十种不同的配方（比如硅砂、乙醇、氢氧化钾和 2,2-二甲氧基丙烷的混合物），然后不断调节各成分的体积比例和燃烧持续（24 / 36 / 48 / 72 小时）的温度。

　　随着反应的进行，可见到沙子能够实现不同程度的粘结。在多次测试后，研究团队终于得出了稳定且相对坚固的新型混凝土材料。遗憾的是，目前它的抗压强度仍达不到预期中的传统混凝土的水平。

　　后续研究团队考虑开展更加严格的测试（而不单纯用手来捏），并寻找使之更坚固的方法。

　　此外新型混凝土还有其它优点，比如较普通材料更加耐用，能够经受化学和温湿度等常见负面因素的洗礼。

　　当然也可尝试将多种集料放在一起使用，包括不同粒径的沙子、以及其它可能膨胀的材料。

　　感兴趣的朋友，可留意后续在《Seisan Kenkyu》期刊上发表的完整研究报告。

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