En ny grönare, starkare och mer hållbar betong som är tillverkad med hjälp av undermaterialet grafen kan revolutionera byggindustrin.

Experter från University of Exeter har utvecklat en banbrytande ny teknik som använder nanoengineeringsteknik för att införliva grafen i traditionell betongproduktion.

Det nya kompositmaterialet, som är mer än dubbelt så stark och fyra gånger mer vattenbeständig än befintliga betong, kan användas direkt av byggbranschen på byggarbetsplatser. Alla betongprover som testats är enligt brittiska och europeiska standarder för konstruktion.

Avgörande, det nya grafenförstärkta koncentreringsmaterialet minskade också drastiskt koldioxidavtrycket för konventionella betongframställningsmetoder, gör det mer hållbart och miljövänligt.

Forskargruppen insisterar på att den nya tekniken kan bana väg för andra nanomaterial att införlivas i betong, och på så sätt ytterligare modernisera byggbranschen över hela världen.

Forskningen publiceras i tidskriften Avancerade funktionella material , på måndag, 23 april 2018.

Professor Monica Craciun, medförfattare till tidningen och från Exeters ingenjörsavdelning, sade:"Våra städer står inför ett växande tryck från globala utmaningar på föroreningar, hållbar urbanisering och motståndskraft mot katastrofala naturhändelser, bland andra.

"Detta nya kompositmaterial är en absolut spelväxlare när det gäller armering av traditionell betong för att möta dessa behov. Det är inte bara starkare och mer hållbart, men det är också mer motståndskraftigt mot vatten, vilket gör den unikt lämpad för konstruktion i områden som kräver underhållsarbete och är svåråtkomliga.

"Men kanske ännu viktigare, genom att inkludera grafen kan vi minska mängden material som krävs för att tillverka betong med cirka 50 procent - vilket leder till en betydande minskning på 446 kg/ton av koldioxidutsläppen.

"Detta oöverträffade utbud av funktioner och egenskaper som avslöjats är ett viktigt steg för att uppmuntra en mer hållbar, miljövänlig byggindustri över hela världen. "

Tidigare arbete med att använda nanoteknik har koncentrerats på att modifiera befintliga komponenter i cement, en av de viktigaste delarna av betongproduktion.

I den innovativa nya studien, forskargruppen har skapat en ny teknik som fokuserar på att suspendera atomärt tunt grafen i vatten med hög avkastning och inga defekter, låg kostnad och kompatibel med moderna, storskaliga tillverkningskrav.

Dimitar Dimov, huvudförfattaren och även från University of Exeter tillade:"Denna banbrytande forskning är viktig eftersom den kan tillämpas på storskalig tillverkning och konstruktion. Industrin måste moderniseras genom att inte bara inkludera off-site tillverkning, men också innovativa nya material.

"Att hitta grönare sätt att bygga är ett avgörande steg framåt för att minska koldioxidutsläppen runt om i världen och på så sätt hjälpa till att skydda vår miljö så mycket som möjligt. Det är det första steget, men ett avgörande steg i rätt riktning för att göra en mer hållbar byggindustri för framtiden."

Pappret, Ultrahögpresterande nanokonstruerade grafen-betongkompositer för multifunktionella applikationer, publiceras i tidskriften Avancerade funktionella material .