Получение водных суспензий нанопластин сдвиговой эксфолиацией слоистых кристаллов для модифицирования бетона тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Аль-Машхадани Али Мохаммед Рашид

• Аль-Машхадани Али Мохаммед Рашид
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Аль-Машхадани Али Мохаммед Рашид

СОДЕРЖАНИЕ

3.2 Влияние поверхностно-активных веществ на концентрацию нанопластин в суспензии

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Способы получения нанопластин из слоистых кристаллов

1.2 Основные особенности жидкофазной эксфолиации слоистых кристаллов

1.3 Модифицирование бетона пластинами графита

Выводы по главе 1 и постановка задач исследования

ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЖИДКОФАЗНОЙ СДВИГОВОЙ ЭКСФОЛИАЦИИ СЛОИСТЫХ КРИСТАЛЛОВ

2.1 Исследование кинетики процесса сдвиговой эксфолиации

34

2.2 Анализ формы и размеров частиц исходного графита

2.3 Анализ формы и размеров нанопластин

50

2.4 Подготовка суспензий для модифицирования материалов

2.5 Определение длины нанопластин с использованием метода динамического рассеивания света

Выводы по главе

ГЛАВА 3 МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

НАНОПЛАСТИН В СУСПЕНЗИИ

3.1 Определение числа нанопластин в единичном объеме суспензии

71

3.3 Модель распределения нанопластин в суспензии

3.4 Проверка адекватности модели

3.5 Определение критической концентрации агломерации

83

Выводы по главе

ГЛАВА 4 ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Совершенствование технологии непрерывного производства графеносодержащих суспензий и концентратов

4.2 Модифицирование бетонов нанопластинами

4.2.1 Гидратация цемента

4.2.2 Модифицирование конструкционного бетона нанопластинами графита

4.2.3 Модифицирование легкого бетона нанопластинами графита и 107 вермикулита

Выводы по главе

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Получение водных суспензий нанопластин сдвиговой эксфолиацией слоистых кристаллов для модифицирования бетона»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. После получения графена и определения его уникальных свойств резко возрос интерес к разработке методов получения 2D объектов, линейные размеры которых в одном из кристаллографических направлений находятся в нанодиапазоне, что придает им свойства, значительно отличающиеся от 3D аналогов. В настоящее время получены и изучаются многие 2D материалы (нирид бора, халькогениды и трихалькогениды переходных металлов, силицен, двойные слоистые гидроксиды, слоистые глины, перовскитоподобные ниобаты и др.). Основные методы синтеза 2D-материалов можно разделить на два диаметрально противоположных подхода «снизу вверх» и «сверху в низ». В первом подходе реализуется образование наночастиц из атомов и молекул, т. е. достигается укрупнение исходных элементов структуры до частиц нанометрового размера. При втором подходе нанометровый размер частиц достигается с помощью измельчения более крупных частиц, порошков или зёрен твёрдого тела. Одним из наиболее перспективных методов с использованием второго подхода является жидкофазная эксфолиация ЖФЭ (англ. Liquid Phase Exfoliation, LPE) слоистых кристаллов. При ЖФЭ происходит расщепление помещенного в подходящий растворитель или раствор поверхностно-активного вещества (ПАВ) объемного образца под воздействием ультразвука или механического воздействия. Особое место в технологии ЖФЭ занимает жидкофазная свиговая эксфолиация ЖФСЭ (Liquid Phase Shear Exfoliation LPSE) слоистых кристаллов. Перспективность ЖФСЭ обусловлена следующими преимуществами данной технологии по отношению к другим: химические реактивы используются в минимальных количествах (2-4 мл/л) в качестве ПАВ, для предотвращения агломерации нанопластин, которые образуются в процессе эксфолиации; жидкой дисперсионной средой, как правило, служит один из компонентов создаваемого конструкционного или функционального материала;

материальные и энергетические затраты значительно меньше, чем при использовании других технологий; данная технология легко масштабируется.

Таким образом, совершенствование способа получения нанопластин из слоистых кристаллов жидкофазной сдвиговой эксфолиацией является актуальной задачей.

Цель работы. Совершенствование технологии получения нанопластин из слоистых кристаллов жидкофазной сдвиговой эксфолиацией для повышения прочности и водонепроницаемости модифицированного бетона.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- разработать способ получения нанопластин из слоистых кристаллов жид -кофазной сдвиговой эксфолиацией в непрерывном режиме;

- установить взаимосвязь между формой и размерами нанопластин с формой и гранулометрическим составом исходных частиц слоистого материала;

- получить аналитические зависимости для определения минимальной концентрации, при которой начинается объединение нанопластин в образуется осадок;

- определить влияние размеров нанопластин на их массовую концентрацию в суспензии, вносимой в модифицируемый бетон, для обеспечения макси -мальных значений основных эксплуатационных характеристик;

- исследовать кинетику процесса жидкофазной сдвиговой эксфолиации слоистых кристаллов;

- разработать технологию промышленного производства нанопластин в непрерывном режиме и их использование для модифицирования бетонов.

Объектом исследования является процесс жидкофазной сдвиговой эксфолиации слоистых кристаллов.

Предмет исследования: закономерности влияния режимных и геометрических параметров на кинетику процесса эксфолиации и латеральных размеров нанопластин графита на эффективность модифицирования ими бетонов.

Научная новизна работы.

1. Разработана методика получения нанопластин слоистых кристаллов в непрерывном режиме, основанная на жидкофазной эксфолиации в аппарате роторного типа за счет сдвиговых воздействий на частицы в зонах контакта подвижных лопастей ротора с неподвижным статором.

2. Установлено, что при модифицировании бетона нанопластинами графита превалирующее значение имеет их численная концентрация.

3. Получены аналитические зависимости влияния размеров нанопластин на их массовую концентрацию в суспензии, вносимой в модифицируемый бетон, для обеспечения максимальных значений его основных эксплуатационных характеристик.

4. Обнаружен синергетический эффект повышения прочности легкого бетона (до 50%) при одновременном использовании нанопластин вермику-лита и графита.

Практическая значимость.

1. Предложен способ производства нанопластин жидкофазной эксфолиацией слоистых кристаллов в каскадной системе роторных аппаратов. В каждом следующем роторном аппарате усилие, с которым подвижная лопасть прижимается к внутренней поверхности статора на 10-20% больше, чем в предыдущем. Это позволило увеличить степень превращения графита в нанопластины (более 95%) и повысить на 15 -20% концентрацию этих пластин в суспензии. Предложена принципиальная технологическая схема реализации процесса.

2. Разработана технология производства графеносодержащей суспензии в непрерывном режиме работы роторных аппаратов включающая стадии периодического интенсивного перемешивания и удаления частиц определенного размера (больше 1 мкм). Это позволило получить концентрат с содержанием нанопластин графита до 40 мас.%.

3. Экспериментально доказано, что при модифицировании бетона за счет уменьшения латеральных размеров и числа слоев нанопластин графита, воз -можно уменьшить их массовую концентрацию, сохранив значения эксплуа -тационных характеристик (уменьшение средней длины с 1 до 0,4 мкм и чис -ла слоев с 6 до 3, позволило уменьшить концентрацию в 25 раз).

4. Технология комплексного модифицирования легкого бетона нанопластинами графита и вермикулита апробирована на предприятии Altaakhe Engineering Company (AEC) (Республика Ирак). При этом было установлено увеличение прочности на сжатие до 50% в сравнении с традиционным легким бетоном стандартной рецептуры.

Методология и методы исследования. Проанализированы результаты исследований жидкофазной эксфолиации слоистых кристаллов и процессы модифицирования графеносодержащими суспензиями бетонов.

Результаты экспериментальных исследований получены с применением стандартных методов и методик ГОСТ и обработаны методами математической статистики. Автор защищает.

1. Способ и устройство для получения суспензий нанопластин из слоистых кристаллов в непрерывном режиме, основанный на жидкофазной сдвиговой эксфолиации исходного материала, позволяющие производить концентрированный (до 40 мас.%) продукт.

2. Аналитические зависимости для расчета численной концентрации нанопластин в суспензии при заданном массовом содержании, с учетом их размеров и числа слоев.

3. Размеры нанопластин, как фактор определения массовой концентрации, обеспечивающей максимальные эксплуатационные характеристики модифицированного бетона. Уменьшение латеральных размеров и числа слоев, позволяет увеличить прочность до 40% и водонепроницаемость до 2,5 раз, при уменьшении массовой концентрации до 25 раз.

4. Установленный синергетический эффект повышения прочности модифицированного легкого бетона при одновременном использовании нанопластин графита и вермикулита.

Достоверность полученных результатов обусловлена соответствием полученных экспериментальных данных физическим представлениям о процессе сдвиговой эксфолиации слоистых кристаллов и результатам ранее проведенных исследований другими исследователями. Научные положения и выводы, основаны на результатах многочисленных экспериментов, сходимостью результатов вычислительных и лабораторных экспериментов, а также их корреляцией с известными закономерностями.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследования докладывались и обсуждались на 5 международных научных конференциях: III Международной научно-практической конференции "Графен и родственные структуры: синтез, производство и применение", Тамбов, 2019; IV Международная научно-практическая конференция «Графен и родственные структуры: синтез, производство и применение», Тамбов 2021; Международной научно-практической конференции «Материаловедение, формообразующие технологии и оборудование 2020» (ICMSSTE 2020) Ялта, Россия, 25-29 мая 2020 г.; II Международная научно -практическая конференция «Материаловедение, машиностроение и энергетика: проблемы и перспективы развития» Барнаул, 2020; Международной научно -исследовательской конференции по устойчивым материалам и технологиям, Барнаул, 2021.

Публикации. По материалам диссертационного исследования опубликовано 9 работ, из них 5 статей в журналах рекомендованных ВАК, 3 статьи в журналах индексируемых в международных базах Scopus, Web of Science и один патент РФ.

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Способы получения нанопластин из слоистых кристаллов

Слоистые кристаллы образуют сильные химические связи в плоскости, но демонстрируют слабую связь между плоскостями, что позволяет им расслаиваться в так называемые нанопластины, длина и ширина которых могут составлять микрометры, а толщина находится в нанодиапазоне, то есть меньше 100 нм. В государственном стандарте [1] дано следующее определение: нанопластина: Нанообъект, линейные размеры которого по одному измерению находятся в нанодиапазоне (менее 100 нм), а размеры по двум другим измерениям значительно больше. Нанопластина является 2D нанообъектом. При расслоении слоистых материалов и переходе от 3D макрообъектов к 2D нанообъектам, происходит очень большое увеличение удельной поверхности (более 1 000 м /г), что приводит к проявлению уникальных свойств. Существует множество видов слоистых материалов [2 ], которые могут быть сгруппированы в разные семейства (рис. 1.1.1). Самые простые - атомарно тонкие, гексагональные листы графена и гексагонального нитрида бора ВК Дихалкогениды переходных металлов (ТМО) (такие как MoS2 и WSe2) и галогениды металлов (например, РЬ12 и MgBr2) имеют почти идентичную структуру и состоят из плоскостей атомов металла, зажатых между плоскостями атомов галогенидов/халькогенов. Другими интересными семействами являются: селенид индия InSe и сульфид галлия GaS; теллурид висмута Bi2Te3 и триселенид сурьмы Sb2Se3; трихалькогениды и тригалогениды металлов. Хотя существует много различных слоистых материалов, все они имеют плоскую, анизотропную связь и, следовательно, потенциал расслаиваться в нанопластины.

%»%\у\\Ч\%%

-••<■ к

и

200 пт

л)

м)

н)

Рисунок 1.1.1 - Кристаллические структуры, естественные формы и расслоенные продукты: а - графит состоящий из чередующиеся слоев гексагонально расположенных атомов углерода (черные сферы); б -природный минерал; в - графен; г - вермикулит, представляющий собой слоистый гидрат силиката; д - минерал в естественной форме; е -расслоенный в результате нагревания; ж - дисульфид молебдена MoS2; и -минерал; к - монослои MoS2; л - слоистый диоксид марганца; м - минерал бирнессит; н - нанопластина Мп02; расстояние между слоями, нм: графит -0,35; вермикулит - 1,5; MoS2 - 0,6; MnO2 - 0,45

Одним из существенных преимуществ слоистых материалов является их разнообразие. Еще до отшелушивания многие семейства слоистых материалов демонстрируют очень широкий спектр свойств. Тем не менее, эксфолиация слоистых материалов целесообразна, поскольку значительно улучшает свойства материала. Например, в результате расслоения ионообменная способность вермикулита при очистке воды увеличивается на несколько порядков [3].

На сегодняшний день известен ряд методов эксфолиации слоистых материалов на нанопластины, среди которых можно выделить основные виды расслаивания:

- механическое;

- с использованием химических методов;

- за счет термического воздействия.

Каждый из этих методов включает несколько вариантов. Например, в механическом, можно выделить следующие виды расслаивания: микромеханическое с использованием липкой ленты; в высокоградиентном потоке суспензии, в которой твердой фазой является слоистый материал [4]; в результате комплексного воздействия сдвигающих сил и сил, возникающих за счет кавитации [5]; с помощью чисто сдвиговых воздействий [6].

В 2008, две независимые группы Coleman et al. а также Новоселов и др. сообщили об очень важных результатах по получению бездефектного монослоя графена механической эксфолиацией графита в ряде растворителей

[7].

Особый интерес к жидкофазной эксфолиации графита можно объяснить следующими преимуществами данной технологии по отношению к другим: химические реактивы используются в минимальных количествах (2...4 мл/л) в качестве поверхностно-активных веществ, для предотвращения агломерации нанопластин и графена, которые образуются из графита в процессе эксфолиации; жидкой дисперсионной средой, как правило, служит один из компонентов создаваемого конструкционного или функционального

материала; материальные и энергетические затраты значительно меньше, чем при использовании других технологий; данная технология легко масштабируется. В настоящее время технология жидкофазной эксфолиации реализуется либо путем ультразвуковой обработки суспензии кристаллического графита [7], либо за счет сдвиговых воздействий в роторных аппаратах [5].

В работе [7] получали графен следующим образом. Готовили дисперсию просеянного порошка кристаллического графита в К-метилпироллидоне (КМР) и обрабатывали ультразвуком в ванне. После обработки ультразвуком была получена серая жидкость, состоящая из однородной фазы и большого количества макроскопических агрегатов. Как и в случае дисперсий нанотрубок, эти агрегаты удаляли центрифугированием (CF) и получали гомогенную темную дисперсию. Такие дисперсии, готовили при различных концентрациях графита. Хотя умеренные уровни осаждение и агломерации происходили в течение трех недель после центрифугирования, высокое качество дисперсий оставалось не менее пяти месяцев после приготовления.

К настоящему времени жидкофазной эксфолиацией получены нанопластины многих слоистых кристаллов: дихалькогениды переходных металлов (MoS2); трихалькогениды переходных металлов (TaSe3); оксиды (MnO2) и др. Один из основных недостатков методов жидкофазной эксфолиации заключается в малой концентрации графеновых нанопластин в суспензии, как правило, не более 1 мг/мл [8].

1.2 Основные особенности жидкофазной эксфолиации слоистых

кристаллов

К настоящему моменту известны несколько способов жидкофазной эксфолиацией. Наиболее исследованной является ультразвуковая обработка суспензии, содержащей слоистые кристаллы, в ванне или наконечником. При

ультразвуковой обработке на частицу действуют две основные силы, сжимающая и сдвиговая. Силы сжатия могут возникать от гидродинамических возмущений в виде микроударных волн при резком захлопывании пузырьков. Сдвиговые воздействия вызывают комулятивные струи и микропотоки жидкости. Основным недостатком ультразвуковой обработки является очень большое потребление электрической энергии. Этот недостаток практически не исследовался, поскольку цена графена, до настоящего момента, перекрывает любые издержки.

Второй способ жидкофазной эксфолиации это тонкие высокоградиентные потоки суспензии. Создаются эти потоки разными способами. В работе [9] для получения графена использовали трубку диаметром 10 мм и длиной 160 мм вращающуюся со скоростью 7000 об/мин. Предварительно готовилась смесь кристаллического графита и N-метилпироллидона. Под действием гравитационных и центробежных сил на поверхности трубки образуется тонкая пленка суспензии. Сдвиг графита в пленке возникал из-за взаимодействия между центробежными и гравитационными силами.

В аппарате Тейлора-Куэтта сдвиговые воздействия на частицы графита создаются в тонком высокоградиентном потоке суспензии между неподвижным цилиндрическим статором и быстро вращающимся ротором.

В работе [5] для получения графеносодержащих суспензий использовали смеситель Silverson model L5M (high shear mixer). Внутри перфорированного цилиндрического статора расположен ротор с лопастями. Зазор между внутренней поверхностью статора и лопастями ротора менее 0,1 мм. Главным условием взаимной зависимости диаметра статора и скорости вращения ротора является значение скорости сдвига в зоне между статором и ротором более 104 с-1. Авторы данной работы считают, что расслоение частиц графита на графеновые пластины происходит за счет сдвига, среза (в момент прохождения частицы через отверстие в статоре) и кавитации.

Чисто сдвиговые воздействия на частицы графита организованы в способе получения графеносодержащих суспензий и устройстве для его реализации [10]. Схема устройства показана на рис. 1.2.1.

X А| 2

4

Рисунок 1.2.1 - Схема роторного аппарата периодического действия с подвижными лопастями: 1 - статор; 2 - ротор; 3 - привод вращения ротора; 4 - подвижная лопасть; 5 - крышка

Предложен способ получения суспензии, которые содержат нанопластины графита. Основное отличие данного способа заключается в том, что за счет подвижных лопастей обеспечивается постоянные сдвигающие силы, действующие на частицы графита. Эксфолиация, в основном, осуществляется за счет сдвига по механизму, представленному на рис.1.2.2 [11]. Показаны два варианта расслоения частицы, которая первоначально содержала 5 графеновых слоев. В обоих вариантах, в результате эксфолиации образуются две частиц. В первом варианте одна из частиц имеет 1 слой, а вторая - четыре слоя. Во втором варианте 2+3 слоев. В зоне, где в статоре есть отверстия, на частицы действуют те же силы, что и в смесителе [5]. Следует особо отметить, что особенности жидкофазной эксфолиации графита характерны для многих слоистых кристаллов.

F

попасть

графита

Рисунок 1.2.2 - Схема расслоения частицы графита сдвигом

В работе [5] даны результаты жидкофазной эксфолиации: нитрида бора (boron nitride BN); дисульфида молибдена (molybdenum disulphide MoS2); дисульфида вольфрама (tungsten disulphide WS2); селенида молибдена (molybdenum selenide MoSe2); теллурид молибдена (molybdenum telluride MoTe2). В работе отмечается, что для каждого из указанных материалов существует свой вид растворителя, обеспечивающий максимальную интенсивность процесса эксфолиации. На рис. 1.2.3 показаны электронные микрофотографии нанопластин слоистых кристаллов, полученные жидкофазной сдвиговой эксфолиацией. a) BN b) WS, с)

MoSe,

Л

100 ПП1

1<Н1 mil

100 nm

МоТе,

Ik

Рисунок 1.2.3 - Просвечивающие электронные микрофотографии: а) нитрида бора (BN); b) WS2; c) MoSe2 ; d) MoTe2

На рис. 1.2.4 показано сравнение расчетных (пунктирная линия) и

экспериментальных значений концентраций нанопластин в растворителе для

15

графена (рис. 1.2.4а) и пяти слоистых кристаллов (рис. 1.2.46). Сравнивая графика видно, что интенсивность процесса эксфолиации БК несколько выше, чем графита, а у остальных кристаллов она ниже. Тем не менее, есть основания утверждать, что существуют общие закономерности жидкофазной сдвиговой эксфолиации слоистых кристаллов, что позволяет исследовать кинетику процесса эксфолиации на примере графита, как типичного представителя слоистых кристаллов.

ю2 ю3 ю4 ю5

С ^ 0.66/\/Ш£>2.28у-0.68

10

-1 -

Е

ад Е

О

10

-2 -

10"3

■ Мс62 •

• ВЫ

▲ \Л/52

▼ Мс6е2 ♦ МоТе2 ■ % ■ ■ч: ■

1 ■

' - ▼ ▲

АН ¡п ЫМР ♦

ю3 ю4

£.{0.66/\/Ш£)2.28\/-0.68

Рисунок 1.2.4 - Сравнение расчетных значений с экспериментальными данными

Большое число исследований касается интенсификации процесса жидкофазной эксфолиации графита. В работе [12] предложен масштабируемый и экологически чистый метод эксфолиации природного графита в чистой воде без использования каких-либо химикатов или поверхностно-активных вещества. Суть этой стратегии заключается в предварительной обработке паром для получения краевого гидроксилированного графена. Произведенный графен состоит в основном из менее чем десяти атомных слоев. Такой водорастворимый графен может хранится в виде дисперсии (~ 0,55 г / л) более 6 месяцев без риска повторного штабелирования.

В работе [13]: использовали термочувствительную полимерную ионную жидкость (TRPIL) в качестве универсального полимерного поверхностно -активного вещества, помогающего высокоэффективному расслоению дисульфида молибдена (MoS2), графита и гексагонального нитрид бора (h-BN) в водной среде путем последовательной обработки ультразвуком. В этом случае надежное взаимодействие между 2D-материалами и TRPIL облегчит отшелушивание и одновременно добиться нековалентной функционализации расслоенных нанолистов. В качестве доказательства потенциальных возможностей были изготовлены пленки (BNNS) с высокой теплопроводностью.

В работе [14] получены графеновые пластины с использованием четырех растворителей: ^метил-2-пирролидон; N, N-диметилформамид; орто -дихлорбензол; 1,2,4-трихлорбензол. В частности, проведено сравнительное исследование жидкофазного расслоение графена в присутствии линейных алканов различной длины, оканчивающихся головной группой карбоновой кислоты. Эти молекулы действуют как агенты, стабилизирующие дисперсию графена в процессе отшелушивания. Эффективность расслоения, с точки зрения концентрации расслоенного графена, оказалась пропорциональна длине используемой жирной кислоты.

В работе [15] графеновые пластины успешно произведены путем прямого отшелушивания расширенного графита в воде в присутствии цвиттерионного полимерного диспергатора, полиэтиленимин, функционализированного янтарным ангидридом (PEI-SA). Цвиттерионное свойство и стерические препятствия PEI-SA способствовали отшелушиванию и стабилизации графена. Концентрация отслоившихся суспензия графена в оптимальных условиях составляла 0,56 мг/мл с выходом до 11,2%, а суспензия оставалась стабильна более 6 месяцев.

В работе [16] предложен метод прямого отслаивания слоистых материалов в условиях низкой температуры кипения растворителя за счет добавления небольшого количества соли, которая предотвращает повторную

агрегацию отслоившихся нанолистов и улучшает электрическое отталкивание. Дисперсии графена с высокой концентрацией (1 г/л) могут быть получены в изопропаноле всего за 5 мин обработкой ультразвуком. Отшелушивание с помощью соли эффективно для других 2D -кристаллов, таких как MoS2 и нитрид бора.

Однослойный графен и малослойные графеновые листы получены путем прямого расслоения высокоориентированного пиролитического графита с использованием трибромид пиридиния [17]. Общие результаты демонстрируют, что этот метод представляет собой масштабируемый процесс подготовки высокопроводящего графена, для использования в промышленном производстве высокопроизводительных электронных устройств.

Сульфогруппы в поверхностно-активном веществе более эффективны для любого диспергирования в процессе ЖФЭ по сравнению с неионными или цвиттерионными формами [18]. Ароматические и ионные поверхностно-активные вещества взаимодействуют с различными углеродными материалами, такими как фуллерены, графит и углеродные нанотрубки, посредством р-стэкинга, который происходит между их электронно-ароматическими ядрами и сопряженными поверхностями из углеродных материалов.

Анализ современного состояния техники и технологии получения графена жидкофазной эксфолиацией графита, а также рассмотрение возможных областей его применения приводятся в многочисленных обзорах [19-25].

1.3 Модифицирование бетона пластинами графита

Во всем мире бетон является наиболее широко используемым композитным материалом. Много исследований направлено на то, чтобы за

счет добавок повысить его механическую прочность и долговечность, снизить водопоглащение и улучшить технологические характеристики. Воздействие окружающей среды на цементные материалы, как правило, ведет к его деградации, в частности повышает хрупкость и водопоглащение, что в конечном итоге приводит к разрушению бетонных конструкций.

Как правило, бетон обладает высокой прочностью на сжатие, но низкой прочностью на изгиб, и сочетание этих свойств оказывает значительное влияние на долговечность. Повышение прочности, особенно прочности на изгиб бетона было предметом многих исследований в последние десятилетия. Обычно в методах повышения прочности использовали макроволокна и микроволокна, т.е. элементы в миллиметровом или в микрометровом масштабе [26]. Так как процесс гидратации возникает и распространяется на наноуровне, исследователи использовали наноразмерные элементы подкрепления, такие как углеродные нанотрубки (УНТ), углеродные нановолокна (УНВ) и наночастиц [27-30], благодаря их высоким механическим свойствам и большой площади поверхности. Графен, недавно появившийся наноматериал, превышает эти наноматериалы с точки зрения его прочностных характеристик. Прочность 130 ГПа и модуль Юнга 1,0 ТПа, измеренные с помощью наноиндентирующей атомно-силовой микроскопии [31].

В сочетании с летящей золой (FA - Fly Ash), которая обладает экологическими преимуществами по сравнению с цементом и является побочным продуктом угольных электростанций, повышается обрабатываемость, прочность и стойкость к химическим воздействиям, таким как хлориды и сульфаты [32-37].

Из-за исключительной прочности графена, он был предметом интереса к усилению металлических и полимерных матриц [38-42]. Последние десятиления аналогичное внимание стали уделять усилению керамических матриц. Однако, только в единичных исследованиях [43] изучался цемент на

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Аль-Машхадани Али Мохаммед Рашид, 2022 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Aslanov L. A., Sergei F. Dunaev S. F. Exfoliation of crystals // Russ. Chem. Rev.-2018, 87 (9) C. 882-903.

2. V. Nicolosi V. et al. Liquid Exfoliation of Layered Materials // Science. -2013. - Vol. 340, Issue 6139. - C. 1226419-1 - 1226419-18.

3.Luckham, P. F., Rossi The Colloidal and Rheological Properties of Bentonite Suspensions // Advances in Colloid and Interface Science. - 1999. -Vol. 82, Issue 1-3. - C. 43 - 92.

4. Min, Yi., Zhigang Sh. Fluid Dynamics: an Emerging Route for the Scalable Production of Graphene in the Last Five Years // RSC Advances. - 2016. - Vol. 6.

- C. 72525 - 72536.

5. Paton. R.R. et al. Scalable Production of Large Quantities of Defect-Free Few-Layer Graphene by Shear Exfoliation in Liquids // Nature Materials. - 2014.

- Vol. 13. - C. 624 - 630.

6. Аль-Шиблави K.A. et al. Получение малослойного графена способом жидкофазной сдвиговой эксфолиации // Научно -технические ведомости СПБПУ. Естественные и инженерные науки. - 2019. - Т. 25, № 1. - С. 143 -154.

7. Hernandez Y. High yield production of graphene by liquid phase exfoliation of graphite // Nat Nanotechnol. - 2008. - № 3. - C. 563-568.

8. Khan U. et al. High-Concentration Solvent Exfoliation of Graphene // Small. - 2010. - Vol. 6, No. 7. - C. 864 - 871.

9. Chen, X. et al. Vortex fluidic exfoliation of graphite and boron nitride // Chem. Commun. - 2012. - Vol. 48(31), - C. 3703-3705

10. Пат. 2720684 Российская Федерация, МПК С01В 32/186, B82Y 40/00, B02C 19/20. Способ получения графеносодержащих суспензий и устройство для его реализации / В. Ф. Першин, К. А. Х. Аль-Шиблави, А. М. Р. Аль-Машхадани, В. Н. Артемов, А. М. Воробьев, А. А. Киселев, Д. Д. Мелехин, Н. Р. Меметов, А. А. Осипов, А. А. Пасько, А. Г. Ткачев ; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический

университет». - № 2019101764 ; за-явл. 13.03.2019; опубл. 12.05.2020, Бюл. № 14. - 13 с.

11. Аль-Шиблави К. А. et al. Моделирование процесса получения графеновых структур жидкофазной сдвиговой эксфолиацией графита // Вестник ТГТУ. - 2018. - Т. 24, № 4. - С. 717 - 726.

12. Ji-Heng Ding, Hong-Ran Zhao & Hai-Bin Yu A water-based green approach to large-scale production of aqueous compatible graphene nanoplatelets // SCIENTIfIC ReporTS. - 2018. 8:5567

13. Wang X., Wu P. Aqueous Phase Exfoliation of Two-dimensional Materials Assisted by Thermo-responsive Polymeric Ionic Liquid and Their Applications in Stimuli-responsive Hydrogel and Highly Thermally Conductive Film // ACS Applied Materials & Interfaces. - 2018. - 10. 3, 2504-2514 C.

14. Haar S. et al. Supramolecular Strategy to Leverage the Liquid-Phase Exfoliation of Graphene in the Presence of Surfactants: Unraveling the Role of the Length of Fatty Acids // small. - 2015. - 11 - № 14. - C. 1691-1702.

15. Zhang X. Cation-n-Induced Exfoliation of Graphite by a Zwitterionic Polymeric Dispersant for Congo Red Adsorption // ACS Appl. Nano Mater. -2018. - 1. - C. 3878-3885.

16. Arao Y. et al. Direct exfoliation of layered materials in low-boiling point solvents using weak acid salts // Carbon. - 2019. - 142. - C. 261-268.

17. Chen W.P. et al. Exfoliation and Performance Properties of Non-Oxidized Graphene in Water // SCIENTIFIC REPORTS. - 2014. - 4 : 3928.

18. Monajjemi M. Liquid-phase exfoliation (LPE) of graphite towards graphene: An ab initio study // Journal of Molecular Liquids. - 2017. - 230. - C. 461-472.

19. Santosh K. et al. Graphene research and their outputs: Status and prospect // Journal of Science: Advanced Materials and Devices/ - 2020. - 5. - C. 10-29.

20. Yanyan Xu Y. et al. Liquid-Phase Exfoliation of Graphene: An Overview on Exfoliation Media, Techniques, and Challenges // Nanomaterials. - 2018. - 8. -942.

21. Kong W. et al. Path towards graphene commercialization from lab to market // Nature Nanotechnology. - 2019. - 14. - C. 927-938.

22. Антонова И.В. Применение материалов на основе графена в 2 D печатных технологиях // Успехи физических наук. - 2017. - Т. 187. - №2 - С. 220-234.

23. Yang Z. et al. Carbon nanotube- and graphene-based nanomaterials and applications in high-voltage supercapacitor: A review // Carbon/ - 2019. - 141. -C. 467-480.

24. Xie M. et al. Improving the lubricity of a bio-lubricating grease with the multilayer graphene additive // Tribology International ю - 2020. - 150:106386.

25. Xu J. et al. Nanostructured tribolayer-dependent lubricity of graphene and modified graphene nanoflakes on sliding steel surfaces in humid air / Jianxun Xu, Ting Luo, Xinchun Chen, Chenhui Zhang, Jianbin Luo // Tribology Internationa. -2020. - 145. - 106203.

26. Akkaya Y. et al. Effect of Fiber Dispersion on Multiple Cracking of Cement Composites // Journal of Engineering Mechanics. - 2001. - 127(4)

27. Makar J.M., Beaudoin J.J. Carbon nanotubes and their applications in the construction industry // Proceedings of the 1st International Symposium on Nanotechnology in Construction. - 2003. - C. 331-341.

28. Li H. et al. Microstructure of cement mortar with nanoparticles // Compos. Part B. - 2004.- C. 185-189.

29. Li G. Properties of high-volume fly ash concrete incorporating nano-SiO2 // Cem. Concr. Res. - 2004. - 34 (6). - C.1043-1049.

30. Han B., Guan X., Ou J. Specific resistance and pressure sensitivity of cement paste admixing with nano-TiO2 and carbon fiber // J. Chin. Ceram. Soc. 2004. - 32 (7).-2004. - C. 884-887.

31. Lee C. et al. Measurement of the elastic properties and intrinsic strength of monolayer grapheme // 2008. -321. - C. 385-388.

32. Langan B.W., Weng K., Ward M.F. Effect of silica fume and fly ash on heat of hydration of Portland cement // Cem. Concr. Res. - 2002. - 32. - C. 1045-1051.

33. Saraswathy V., Song H.W. Evaluation of corrosion resistance of Portland

pozzolana cement and fly ash blended cements in pre-cracked reinforced concrete slabs under accelerated testing conditions // Mater. Chem. Phys. - 2007. -104. - C. 356-361.

34. T. Yen T. et al. Influence of class F fly ash on the abrasionerosion resistance of high-strength concrete // Constr. Build. Mater. - 2007. -21. - C. 458-463.

35. Arora S., Singh S.P. Fatigue strength and failure probability of concrete made with RCA // Mag. Concrete Res. - 2017. - 69. - C. 55-67.

36. J.M. Miranda J. V. et al. Corrosion resistance in activated fly ash mortars // Cem. Concr. Res. - 2005. - 35. - C. 1210-1217.

37. Yazici H. The effect of silica fume and high-volume Class C fly ash on mechanical properties, chloride penetration and freeze-thaw resistance of self-compacting concrete // Constr. Build. Mater. - 2008. - 22. - C. 456-462.

38. Sadowski P., Gajewska K. K., Stupkiewicz S. Classical estimates of the effective thermoelastic properties of copper-graphene composites // Compos. Part B: Eng. - 2015. - 80. - C. 278-290.

39. Liu X. et al. Fabrication of high-strength grapheme nanosheets/Cu composites by accumulative roll bonding // Mater. Sci. Eng.: A. - 2015. - 642. - C. 1-6.

40. Li C. et al. Decomposition properties of PVA/graphene composites during melting-crystallization // Polym. Degrad. Stabil. - 2015. - 119. - C. 178-189.

41. J.Z. Liang J. Z. et al. Melt extrudate swell behavior of graphene nano-platelets filled-polypropylene composites // Polym. Test. - 2015. - 45. - C. 179-184.

42. Nguyen V. H., Shim J. J. Ionic liquid-assisted synthesis and electrochemical properties of ultra thin Co3O4 nanotube-intercalated graphene composites // Mater. Lett. - 2015. - 157. - C. 290-294.

43. Sharma S., Arora S. Economical graphene reinforced fly ash cement composite made with recycled aggregates for improved sulphate resistance and mechanical performance // Construction and Building Materials. - 2018. - 162. - C. 608-612

44. Wu L. et al. Aggregation kinetics of graphene oxides in aqueous solutions: experiments // Mech. Model. Langmuir. -2013. - 29 (49). - C. 15174-15181.

45. Zhu Y. et al. Graphene and graphene oxide: synthesis, properties, and applications // Adv. Mater. - 2010. - 22 (46). - C. 3906-3924.

46. Zhou J. et al. The dispersion and aggregation of graphene oxide in aqueous media // Nanoscale. - 2016. - 8. - C. 14587-14592.

47. Li X. et al. Effects of graphene oxide agglomerates on workability, hydration, microstructure and compressive strength of cement paste // Constr. Build. Mater. -2017. - 145. - C. 402-410.

48. Saafi M. et al. Enhanced properties of graphene/fly ash geopolymeric composite cement // Cement and Concrete Research. - 2015. - 67. - C. 292-299.

49. Xu G. et al. The role of admixed graphene oxide in a cement hydration system. // Carbon. - 2019. - 148. - C. 141-150.

50. Alkhate H. et al. Materials Genome for Graphene-Cement Nanocomposites // Journal of Nanomechanics and Micromechanics. - 2013. - 3(3). - C. 67-77.

51. Du H., Jacey H., Sze G., Pang D. Improvement in concrete resistance against water and chloride ingress by adding graphene nanoplatelet // Cement and Concrete Research. - 2016. - 83. - C. 114-123.

52. Wang B., Zhao R. Effect of graphene nano-sheets on the chloride penetration and microstructure of the cement based composite // Construction and Building Materials. - 2017.-12.-094.

53. Magdy M. M. et al., Enhancement of Physico-Mechanical Characteristics of Graphene Nano Sheets Reinforced Cement // International Journal of Emerging Research in Management &Technology. - 2017. -6. -8. - C. 79 - 84.

54. Rodrigo Alves e Silva R. A. et al. Enhanced properties of cement mortars with multilayer graphene Nanoparticles // Construction and Building Materials. - 2017. - 149. - C. 378-385.

55. Lv X., Duan Y., Chen G. Electromagnetic wave absorption properties of cement-based composites filled with graphene nano-platelets and hollow glass microspheres // Construction and Building Materials. - 2018. -162. - C. 280-285.

56. Mors R., Jonkers H. High-Performance Graphene-Based Cementitious Composites // Coatings. - 2017. - 7 - 51.

57. Liu Q. et al. Experimental investigation on mechanical and piezoresistive properties of cementitious materials containing graphene and graphene oxide nanoplatelets //Construction and Building Materials. - 2016. - 127. - C. 565-576.

58. Hou D. et al. Reactive molecular dynamics and experimental study of graphene cement composites: Structure, dynamics and reinforcement mechanisms. // Carbon. - 2017. - 115. C. - C. 188-208.

59. D. Dimov et al. Ultrahigh Performance Nanoengineered Graphene-Concrete Composites for Multifunctional Applications // Adv. Funct. Mater. -2018. - 28. - 1705183.

60. Chouhan A. et al. Chemically Functionalized Graphene for Lubricant Applications: Microscopic and Spectroscopic Studies of Contact Interfaces to Probe the Role of Graphene for Enhanced Tribo-Performance // Journal of Colloid and Interface Science. - 2017.

62. Lin, J. et al. 3-dimensional graphene carbon nanotube carpet-based microsupercapacitors with high electrochemical performance // Nano Lett. - 2013.

- 13. - C. 72-78.

63. Sorel, S., Khan, U., Coleman, J. N. Flexible, transparent dielectric capacitors with nanostructured electrodes // Appl. Phys. Lett. - 2012. - 101. - 103106.

64. Miller, J. R., Outlaw, R. A. & Holloway, B. C. Graphene double-layer capacitor with ac line-filtering performance // Science. - 2010. - 329. - . C. 16371639.

65. Li, X. et al. Stretchable and highly sensitive graphene-on-polymer strain sensors // Scientific Rep. - 2012. - 870.

66. De, S. et al. Flexible, Transparent, Conducting Films of Randomly Stacked Graphene from Surfactant-Stabilized, Oxide-Free Graphene Dispersions. - Small.

- 2010. - 6. - C. 458-464.

67. Miller, J. R., Outlaw, R. A. & Holloway, B. C. Graphene Double-Layer Capacitor with ac Line Filtering Performance // Science. - 2010. - 329. - C. 16371639.

68. Curreli N. et al. Liquid-phase exfoliated indium-selenide flakes and their application in hydrogen evolution reaction // Adv. Funct. Mater. - 2020, 1908427.

69. Carlos Gibaja C. et al. Few-Layer Antimonene by Liquid-Phase Exfoliation // Angew. Chem. Int. Ed. - 2016. - 55. - C. 14345 -14349.

70. Rasul G. et al. 2D boron nitride nanosheets for polymer composite materials // npj 2D Materials and Applications. - 2021. - 56.

71. Nie X. et al. Co-solvent Exfoliation of Hexagonal Boron Nitride: Effect of Raw Bulk Boron Nitride Size and CoSolvent Composition // Nanomaterials. - 2020. -10. - 1035.

72. Hou D. et al. Urea-assisted liquid-phase exfoliation of natural graphite into few-layer graphene // Chemical Physics Letters. - 2018. - 700. - C. 108-113.

73. Bianchi V. et al. Terahertz saturable absorbers from liquid phase exfoliation of graphite // NATURE COMMUNICATIONS. - 2017. - 8:15763.

74. Lee K. J. et al. Multilayer Graphene with a Rippled Structure as a Spacer for Improving Plasmonic Coupling // Adv. Funct. Mater. - 2016.

75. Шульженко A. A., Соколов A. H. Влияние размера частиц графита (включая нанодиапазон) на p, T-условия синтеза алмаза Nanosystems, Nanomaterials // Nanotechnologies. - 2008. - 6. - 4. - C. 1219—1226.

76. Zhang H. et al. Effects of Graphite Particle Size on Microstructure and Properties of In-situ Ti-V Carbides Reinforced Fe-based Laser Cladding Layer // Int. J. Electrochem. Sci. - 2019. - 14. - C. 2208 - 2215.

77. Yang J. et al. Influence of Graphite Particle Size and Shape on the Properties of NBR // Journal of Applied Polymer Science. - 2006. - 102. - C. 4007-4015.

78. Юдина Т.Ф. et al. Исследование процесса сфероидизации природных графитов // Изв. вузов. Химия и хим. технология. - 2018. - 61. -9-10. - C. 4852.

79. Чайка Е. Ф., Марясев И. Г., Платонов А. А. Графит. Оценка качества

для огнеупорной промышленности // Новые огнеупоры. - 2016. - № 10. - С. 9-21.

80. Кропотин O. B. Et al. Исследование структуры и фазового состава ультрадисперсного скрытокристаллического графита // Омский научный вестник. - 2006. - №9. - С. 1923.

81. Sahari I. J., Sulong A. B. Effects of Different Particles Sizes of Graphite on the Engineering Properties of Graphites/Polypropylene Composites On Injection Molding Aplication // Key Engineering Materials. - 2011. - 471-472. - C. 109114.

82. Xing Wang X. et al. Preparation of natural microcrystalline graphite with high sphericity and narrow size distribution // Powder Technology. - 2008. - 181. - C. 51-56.

83. Маслов В.А., Трофимова Л.А., Дан Л.А Особенности морфологии графитовых частиц дисперсных железографитовых отходов // Вюник приазовського державного техшчного ушверситету. - 2011. - 2. - C. 127-131.

84. Маслов В.А., Трофимова Л.А., Пустовалов Ю.П Морфология и микроструктура частиц железографитовых отходов металлургического производства // Вюник приазовського державного техшчного ушверситету. -2002. - 12. - C. 71-75.

85. Stankovich S. et al. Synthesis of Graphene-Based Nanosheets via Chemical Reduction of Exfoliated Graphite Oxide // Carbon. - 2007. - 45. - 7. - C. 15581565.

86. Lotya M. et al. High-Concentration, Surfactant Stabilized Graphene Disp // ACS NANO. - 2010. - 4. - 6. - C. 3155-3162.

87. Segundo E. H. et al. Graphene nanosheets obtained through graphite powder exfoliation in pulsed underwater electrical discharge // Materials Chemistry and Physics. - 2018. - 217. - C. 1-4.

88. Lotya M. et al. Measuring the lateral size of liquid-exfoliated nanosheets with dynamic light scattering // Nanotechnology. - 2013. - 24. - 265703.

89. Lin L-S. et al. Determination of the lateral size and thickness of solutionprocessed graphene flakes/ IOP Conf. Series: Journal of Physics // Conf. Series. - 2017. - 902. - 19.

90. Huang Y. et al. Universal mechanical exfoliation of large-area 2D crystals // NATURE COMMUNICATIONS. - 2020. - 11:2453.

91. Mao X. et al. Ferromagnetism in exfoliated tungsten disulfide nanosheets // Nanoscale Research Letters. - 2013. - 8. -430.

92. Bernhardt N. et al. Large few-layer hexagonal boron nitride flakes for nonlinear optics // Optics Letters. - 2021. - 46(3).

93. Zhang B. et al. High-Efficient Liquid Exfoliation of Boron Nitride Nanosheets Using Aqueous Solution of Alkanolamine // Nanoscale Research Letters. - 2017. -12:596.

94. Wang X. et al. Boron Nitride Nanosheets: novel Syntheses and Applications in polymeric Composites // Journal of Physics: Conference Series 471. -2013. -012003.

95. Dudhaiya F., Santos R. M. How Characterization of Particle Size Distribution Pre- and Post-Reaction Provides Mechanistic Insights into Mineral Carbonation // Geosciences. - 2018. - 8. - 260.

96. Kurita Y. et al. Interfacial microstructure of graphite flake reinforced aluminum matrix composites fabricated via hot pressing // Composites: Part A 73.

- 2015. - C. 125-131.

97. Марахова A. Et al. Определение размеров наночастиц в коллоидных растворах методом динамического рассеяния света // Нано индустрия. - 2016.

- № 1 (63). - С. 88-93.

98. Prolongo S. G. et al. Graphene nanoplatelets thickness and lateral size influence on the morphology and behavior of epoxy composites // European Polymer Journal. - 2014. - 53. - C. 292-301.

99. The National Graphene Institute (NGI) at the University of Manchester // NPL Management Limited. - 2017. 11240/REP/Ok/1117, npl.co.uk/guides.

100. Green A. A., Hersam M. C. Solution phase production of graphene with controlled thickness via density differentiation // Nano Lett. - 2009. -9. - C. 40314036.

101. Sun X., D. Luo, Liu L. J., Evans D. G. Monodisperse chemically modified grapheme obtained by density gradient ultracentrifugal rate separation // ACS Nano. - 2010. - 4. - C. 3381-3389.

102. Bonaccorso F. et al. Density gradient ultracentrifugation of nanotubes: interplay of bundling and surfactants encapsulation // J. Phys. Chem. - 2010. -114. - C. 17267-17285.

103. Tabakman S. M. et al. Optical properties of single-walled carbon nanotubes separated in a density gradient: length, bundling, and aromatic stacking effects // J. Phys. Chem. C. - 2010. - 114. - C. 19569-19575.

104. Ihara K. et al. Separation of metallic and semiconducting single-wall carbon nanotube solution by vertical electric field // J. Phys. Chem. - 2011. - C. 2282722832.

105. Fagan J. F. et al. Separation of empty and water-filled single-wall carbon nanotubes // ACS Nano. - 2011. - 5. - C. 3943-3953.

106. Li H. et al. Understanding the electrophoretic separation of single-walled carbon nanotubes assisted by thionine as a probe // J. Phys. Chem. - 2010. - C. 19234-19238.

107. Antaris A. L. et al. Sorting single-walled carbon nanotubes by electronic type using nonionic, biocompatible block copolymers // ACS Nano. - 2010. - 4. - C. 4725-4732.

108. Lopez-Pastor M. et al. Separation of single-walled carbon nanotubes by use of ionic liquid-aided capillary electrophoresis // Anal. Chem. - 2008. - C. 26722679.

109. Takeshi T. et al. High-yield separation of metallic and semiconducting singlewall carbon nanotubes by agarose gel electrophoresis, Appl. Phys Express 1. -2008. C. 114001.1-114001.3.

110. Li S. et al. Separation of graphene oxide by density gradient centrifugation and study on their morphology-dependent electrochemical properties // / Journal of Electroanalytical Chemistry. - 2013. - 703. - C. 135-145.

111. Wang S. et al. Size effect on interlayer shear between graphene sheets // Journal of Applied Physics. - 2017. - 122. - 074301.

112. Zhi C. et al. Large-Scale Fabrication of Boron Nitride Nanosheets and Their Utilization in Polymeric Composites with Improved Thermal and Mechanical Properties // Adv. Mater. - 2009. - 21. - C. 2889-2893.

113. Backes C. et al. Preparation of Liquid-exfoliated Transition Metal Dichalcogenide Nanosheets with Controlled Size and Thickness: A State of the Art Protocol // Journal of Visualized Experiments. - 2016. -118. - C. 1 - 10.

114. Liua Y., Li R. Study on ultrasound-assisted liquid-phase exfoliation for preparing graphene-like molybdenum disulfide nanosheets // Ultrasonics -Sonochemistry. - 2020. - 63. - 104923.

115. Sun J. et al. Synthesis Methods of Two-Dimensional MoS2: A Brief Review // Crystals. - 2017. - 7. - 198.

116. Tan X. et al. Synergistic Exfoliation of MoS2 by Ultrasound Sonication in a Supercritical Fluid Based Complex Solven // Nanoscale Research Letters. - 2019. - 14:317.

117. Richard C.T. et al. Surfactant-aided exfoliation of molydenum disulphide for ultrafast pulse generation through edge-state saturable Absorption // Materials Science, Physics. - 2015.

118. Matte H. S. S. R. et al. MoS2 and WS2 Analogues of Graphene // Angew. Chem. Int. Ed. - 2010. - 49. - C. 4059 -4062.

119. Ye Y. et al. Liquid-Phase Exfoliation of Hexagonal Boron Nitride into Boron Nitride Nanosheets in Common Organic Solvents with Hyperbranched Polyethylene as Stabilizer // Macromol. Chem. Phys. - 2018. - 1700482.

120. Wang Y., Shi Z., Yina J. Boron nitridenanosheets: large-scale exfoliation in methanesulfonic acid and their composites with polybenzimidazole // Journal of Materials Chemistry. - 2011. - 21. - C. 11371-1177.

121. Ge Y. et al. Gelatin-assisted fabrication of water-dispersible graphene and its inorganic analogues // Journal of Materials Chemistry. - 2012 - 34.

122. Smith R. J. et al. Large-scale exfoliation of inorganic layered compounds in aqueous surfactant solutions // Adv. Mater. - 2011. - 23. - C. 3944-3948.

123. Curreli N. et al. Liquid Phase Exfoliated Indium Selenide Based Highly Sensitive Photodetectors // Adv. Funct. Mater. - 2020. - 1908427.

124. Boukhvalov D. et al. The Advent of Indium Selenide: Synthesis, Electronic Properties, Ambient Stability and Applications // Nanomaterials. - 2017. - 7. -372.

125. Bari R. Exfoliation and characterization of 2D layered nanomaterials // A Thesis In CHEMICAL ENGINEERING, Texas Tech University. - 2014.

126. Giordani S. et al. Debundling of Single-Walled Nanotubes by Dilution: Observation of Large Populations of Individual Nanotubes in Amide Solvent Dispersions // The Journal of Physical Chemistry B. - 2006. - 110. - 32. - C. 15708 - 15718.

127. Krystek M. et al. High-Performance Graphene-Based Cementitious Composites // Advanced Science. - 2019. - 6. - 9. - C. 1801195-1 - 1801195-12.

128. Amaro-Gahete J. et al. A Comparative Study of Particle Size Distribution of Graphene Nanosheets Synthesized by an Ultrasound-Assisted Method // Nanomaterials. - 2019. - 9. - 2. - C. 152 - 168.

129. . Слоэн, Н. Дж. А. Упаковка шаров // В мире науки. - 1984. - № 3. - С. 72 - 82.

130. Пат. 2737925 Российская Федерация, МПК С01В 32/186, B82Y 40/00. Способ получения графеносодержащих суспензий эксфолиацией графита и устройство для его реализации / В. Ф. Першин, Р. А. Аль-Джахар, В. Мансур, А. А. Баранов, А. М. Воробьев, Д. Д. Мелехин, Н. Р. Меметов, А. А. Осипов, А. А. Пасько, А. Г. Ткачев ; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Тамбов-ский государственный технический университет». - № 2019141021 ; заявл. 12.12.2019 ; опубл. 04.12.2020, Б0юл. № 34. - 14 с.

131. Овчинникова В.П., Аксенова Н.А. «Физико-химические процессы твердения и коррозии цементного камня», Тюмень. - 2004. - 136с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

REF : AEC/2021/Q2&S DATE: 15 AUG 2021

TO:

To Wham It May Concern.

BFSIIIT

This letter has been issued to confirm the Testing of concrete samples modified according to the method developed by AL-Mashhadani Ali Mohammed Rashid.

This document confirms the results of compression tests of lightweight concrete modified with graphene and vermiculite nanoplates by Altaakhe Engineering Company (AEC), in Iraq (Basrah).

The following compositions were studied: cement+sand+vermicules (control sample); cement + sand + vermiculite + vermiculite nanoplates; cement + sand + vermiculite + graphene nanoplates; cement + sand ■*■ vermiculite + graphene nanoplates + vermiculite nanoplates. Water was added during the preparation of mixtures. The results of compressive tests of specimens 150*150*150 mm in size showed that the strength increased in comparison with the control specimens during modification; vermiculite nanoplates by 10%; graphene nanoplates by 26%; yaphene and vermiculite nanoplates by

The company11 Altaakhe Engineering Company (AEC)." plans to use the proposed technology of concrete modification in the Hirther production of lightweight concrete.

(Managing Director)

РЕЗУЛЬТАТЫ

проведение испытаний бетонных образцов, модифицированных по методике разработанной Аль-Машхадани Али Мохаммед Рашид

Настоящее письмо выдано для подтверждения испытания модифицированного бетона по методу, разработанному Аль-Машхадани Али Мохаммед Рашид.

Настоящий документ подтверждает результаты испытаний на сжатие легкого бетона, модифицированного нанопластинами графена и вермикулита на фирме «Altaakhe Engineering Company (AEC) (Республика Ирак).

Исследовались следующие составы: цемент+песок+вермикули (контрольный образец); цемент+песок+вермикулит+нанопластины вермикулита; цемент+песок+вермикулит+нанопластины графена;

цемент+песок+вермикулит+нанопластины графена+ нанопластины вермикулита. Вода добавлялась в процессе приготовления смесей. Результаты испытаний на сжатие образцов размером 150*150*150 мм показали, что при модифицировании прочность, по сравнению с контрольными образцами увеличилась; нанопластинами вермикулита на 10%; нанопластинами графена на 28%; нанопластинами графена и вермикулита на 48%.

Фирма «Altaakhe Engineering Company» планирует при дальнейшем производстве легкого бетона использовать предложенную технологию модифицирования бетона.

Si UNDERWATER 4/PAINT

АКТ

использования результатов научно-исследовательской работы

На компании Underwater Paint с использованием результатов диссертации Аль-Машхадани Али Мохаммед Рашид. «Получение водных суспензий нанопласшн сдвиговой эксфолиацией слоистых кристаллов для модифицирования бетона» (аспирант из Республики Ирак в Тамбовском государственном техническом университет) быта изготовлены образцы из бетона модифицированного нанопластинами графита с концентрацией 0.25 грамм на килограмм цемента. Испытания на прочность проведены на строительном факультете Рижского технического университета. В результате испытаний установлено, что предельная прочность на сжатие образцов (100*100*100 мм) из модифицированного бетона (45 МПа) увеличилась на 35% по сравнению со стандартным бетоном (30 МПа).

В дальнейшем планируется провести совместные исследования для адаптации данной технологии в промышленности.

Yours Faithfully Authorised Signatory

Guntars l.eons.

Vicepresident Research and Development

Underwater Paint Ltd.

23.03.2022