NAZIV:
J2-3035 Sinteza alkalijsko aktiviranih materialov s pomočjo mikrovalov
OPIS:
Alkalijsko aktivirani materiali (AAM) so perspektivna alternativa konvencionalnim gradbenim materialom (cement, beton, keramika), saj je energija potrebna za izdelavo manjša, tj. čas in temperatura priprave sta nižja, posledično tudi ogljični odtis [1,2]. Materiali, ki se lahko uporabljajo kot prekurzorji, morajo vsebovati dovolj Si in Al v amorfni fazi ter čim manj elementov iz 1. skupine, ki se jih doda naknadno z akivatorjem, saj je končno idealno množinsko razmerje elementov 1. skupine:Al:Si vseh sestavin skupaj enako 1:1:1.9 [3]. Izbrano razmerje Al:Si se lahko doseže z mešanjem ustreznih prekurzorjev. Najbolj uporabljan prekurzor je metakaolin, ki velja kot standard v alkalni aktivaciji [4]. Kot aktivator v reakciji pa se večinoma uporabljajo NaOH, KOH, Na-vodno steklo ter K-vodo steklo. V prvi fazi reakcije poteka najprej raztapljanje v alkalnem mediju, nato transport elementov, tvorba alumosilikatnih-monomer (povezovanje Al in Si s O v tetraedre), polikondenzacija (in dehidracija) v alumosilikatno mrežo, ki je večinoma amorfna [5]. Prvi fazi reakcije sledi nega na nizkih temperaturah (pod 100 °C), tj. nadaljnja dehidracija do končnega produkta, tj. AAM. V praksi so AAM bili že implicirani v Avstraliji, najprej za pisto na letališču v kraju Brisbane [6], nato pa še za javno zgradbo v kraju Queensland [7]. Cilj tega projekta je testirati vpliv elektromagnetnega valovanja v območju mikrovalov na različne faze sinteze AAM, tako začetne, ko z mikrovalovi volumetrično povečamo temperaturo alkalno aktivirane zmesi in tako pohitrimo reakcijo, skrajšamo čas sinteze in prihranimo porabljeno energijo [8], kot tudi v kasnejših fazah, ko vplivamo na dehidracijo (sušenje) in zlivanje. Za doseganje teh ciljev se bo projekt osredotočil na: - kemijsko in mineraloško analizo metakaolina, - določitev optimalne mešanice prekurzorja ter alkalnih aktivatorjev [9], - izbiro mikrovalovne pečice za sintezo AAM ter izbiro ustreznih kalupov za uporabo v mikrovalnovni pečici, - optimizacijo spremenljivih parametrov mikrovalov v vseh fazah sinteze AAM za doseganje optimalnih mehanskih lastnosti AAM, - implementacijo pridobljenega znanja pri uporabi odpadnega materiala za prekurzor. Projekt je razdeljen v 5 delovnih sklopov vezanih na specifične cilje projekta, ki ga bodo izvajali ZAG – Oddelek za materiale, KI – Odsek za anorgansko kemijo in tehnologijo. Obe skupini imata že veliko izkušenj pri pripravi in karakterizaciji AAM iz različnih prekurzorjev oz. analizi materialov z NMR. Pridobljeno znanje bo podlaga za razvoj različnih izdelkov z boljšimi mehanskimi lastnostmi pripravljeni v krajšem času z manj vložene energije. V projektu bomo tako dobili novo interdisciplinarno znanje, ki bo povezovalo tehnologijo in okoljske vidike.
TRAJANJE:
2021/10/01 - 2024/09/30
FINANCIRANJE:
Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije
VEČ:
