新型石墨烯增強彈性隔震器是一種可行的、低成本的建筑物抗震加固選擇。圖片來源：HOONA9091 PIXABAY環太平洋火山地震帶是三面環繞太平洋，上90%的地震都發生在這里。 防震房屋可以保護該地區的，但是，防震建筑比較復雜，因此價格昂貴。艾希特大學的科學家們現在找到了一種很有前途的方法來改善現有的阻尼器。

 

到目前為止，結構的地震隔震是通過彈性隔震器(EIs)與被稱為SREI的交替鋼層實現的，該隔震器在垂直方向上是剛性的，但在水平方向上是靈活的，并且將結構及其基礎分離。插入這些設備的概念被稱為基礎隔離，它使結構能夠承受潛在的破壞性地震事件的影響。

 

由于與制造，運輸，裝卸和安裝相關的高昂成本，目前，基本隔離技術的使用主要僅限于戰略建筑，例如舊金山的市政廳。 為了將這種技術的應用擴展到住宅和商業建筑，人們一直在尋求新材料，這些新材料將產生高效，超輕便和低成本的設備。

 

近年來，有提出用玻璃纖維或碳纖維材料代替SREI的鋼板。實驗觀察到，由于纖維束中每一股纖維相互滑動，纖維增強增加顯著的摩擦阻尼。但是，它們的力學行為需要進一步的研究，才能在現有的和新的結構中安全地實施。

 

 

石墨烯是一種很有吸引力的替代材料，可以用纖維來加固橡膠。它是只有一個原子厚的碳層，是薄、堅固的材料之一，并且具有機械柔韌性。石墨烯出色的機械性能已經使這種材料成為各種新興應用的佳候選者，從柔性電子產品到出色的復合材料補強材料。

 

為了確定機械和電氣性能，進行了許多研究。 僅有少數報道將石墨烯摻入彈性體中。 艾希特大學的Maria Rosaria Marsico解釋說：“這項多學科研究是具有互補科學知識的研究人員之間合作的成功范例。 實際上，它需要從材料工程到物理和結構動力學的各種技能和能力。”

 

 

 

施加1kg垂直載荷的實驗表明，在橡膠墊上添加一薄層石墨烯，可以提高樣品的垂直剛度。

 

實驗表明，在橡膠墊上添加一層石墨烯可以增加樣品的垂直剛度。 特別地，與石墨烯的厚層相比，當添加石墨烯的薄層時，垂直剛度增加更多。 具有石墨烯薄層的復合橡膠也表現出更好的阻尼性能。 因此，可以使用天然橡膠代替具有高阻尼特性的昂貴的合成橡膠。

 

Marsico說：“該裝置利用橡膠和幾層石墨烯的力學性能，建立了一種提高結構彈性的新技術，這對在破壞性地震事件中生存至關重要。”

 

 

這些結果奠定了將這項研究擴展到新一代建筑保護設備的基礎。 但是，只有具有佳石墨烯濃度的材料才能與典型SREI的機械性能相匹配，而且重量更輕，因此更易于運輸和安裝。 對未來研究的追求是確定要在橡膠墊上均勻轉移的佳石墨烯量，以提高其機械性能。

 

“這項工作顯示出一種改變游戲規則的復合材料增強形式，并在主要地震帶中得到了應用，它具有通過收集基礎科學，新興材料和工程學的獨特方面來重塑我們城市的真正潛力，” Marsico總結道。“我們相信，我們的研究結果將引起廣泛的從事復合功能材料研究的科學和工業界的關注。”