一篇發(fā)表于《自然·通訊》的待審論文報(bào)道，研究人員通過(guò)在水泥凈漿攪拌階段引入超聲波與二氧化碳（CO?）碳化工藝，成功構(gòu)建了亞微米級(jí)多孔結(jié)構(gòu)。該方法無(wú)需額外添加發(fā)泡劑或穩(wěn)定劑，即可制備出兼具高比抗壓強(qiáng)度、優(yōu)異高頻隔音性能及顯著CO?吸收能力的多功能水泥基材料。

研究團(tuán)隊(duì)以水灰比0.80的基準(zhǔn)配方為例（代號(hào)UC15），在20 kHz頻率、1500 W功率的超聲作用下，配合1.5 L/min的CO?注入速率處理15分鐘。超聲技術(shù)提升了顆粒分散度與CO?傳輸效率，而碳化反應(yīng)則強(qiáng)化了水泥顆粒在水中的絮凝網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將水分有效束縛其中。隨著水泥水化與材料干燥，被束縛的水分蒸發(fā)后留下致密的細(xì)孔網(wǎng)絡(luò)。

汞壓入法（MIP）與氦氣比重法測(cè)試顯示，UC15樣品的可及孔隙率為47.38%，孔隙率達(dá)51.34%，其中96.8%的孔徑小于200納米。相比對(duì)照組，該工藝使平均孔喉半徑縮小24.18%、長(zhǎng)度縮短16.61%、面積減少28.83%，且未大幅降低總孔隙體積。在力學(xué)性能方面，UC15的抗壓強(qiáng)度達(dá)到23.90 ± 0.20 MPa，遠(yuǎn)超密度匹配的常規(guī)發(fā)泡混凝土對(duì)照組（9.02 ± 0.23 MPa）；其比抗壓強(qiáng)度達(dá)22.5 kN·m·kg?1，增幅Zui高達(dá)162%。

經(jīng)過(guò)水飽和處理后，UC15仍保留大部分干態(tài)強(qiáng)度，軟化系數(shù)高達(dá)91.3%（常規(guī)發(fā)泡混凝土為65.1%），吸水率仍超過(guò)40%。數(shù)字圖像相關(guān)性與聲發(fā)射分析表明，細(xì)化后的孔隙網(wǎng)絡(luò)有效延緩了機(jī)械載荷下的裂紋集中與擴(kuò)展。聲學(xué)測(cè)試顯示，該材料在1500至4500 Hz頻段的高頻聲音透射損失（STL）顯著提升，在2000 Hz和4000 Hz處分別達(dá)到33.98 ± 0.38 dB和49.76 ± 0.41 dB，較對(duì)照組分別高出131.8%和107.0%。研究人員指出，細(xì)密曲折孔隙內(nèi)的粘滯與熱能耗散是提升高頻隔音效果的主因。

熱重分析證實(shí)，超聲輔助碳化加速了水泥早期水化與結(jié)構(gòu)形成。在攪拌階段，材料吸收了相當(dāng)于水泥質(zhì)量2.93%的CO?；在僅暴露于大氣環(huán)境CO?的條件下養(yǎng)護(hù)28天后，累計(jì)固碳量達(dá)7.11%。較小的有效缺陷尺寸、更均勻應(yīng)力傳遞以及更快的水化產(chǎn)物堆積共同促成了力學(xué)性能的躍升。

研究團(tuán)隊(duì)指出，該成果目前仍為未經(jīng)Zui終編輯的已錄用論文版本，結(jié)論尚待定稿。后續(xù)需開展更大規(guī)模生產(chǎn)驗(yàn)證，評(píng)估其能源效率、連續(xù)制造適配性、長(zhǎng)期耐久性，以及與鋼筋和骨料系統(tǒng)的兼容性。潛在應(yīng)用場(chǎng)景包括保溫板材、預(yù)制構(gòu)件及輕質(zhì)結(jié)構(gòu)部件，具體可行性仍需進(jìn)一步測(cè)試。

資料來(lái)源：AZoM；原文發(fā)布日期：2026-10-22。本文為資料編譯。