Электропроводящие нанокомпозиционные битумные вяжущие, содержащие углеродные нанотрубки и многослойный графен

В современной литературе практически отсутствуют данные об электрических характеристиках битумных вяжущих, модифицированных углеродными нанотрубками и графеновыми нанопластинками, между тем как они необходимы для проектирования и разработки инновационных составов асфальтовых покрытий, восприимчивых к сверхвысокочастотному микроволновому излучению. Современные битумные вяжущие представляют собой многокомпонентные системы, которые могут содержать полимеры, каучуки, синтетические или природные смолы, неорганические соли и даже ароматизаторы. В результате применения модифицирующих добавок битум приобретает высокие эксплуатационные характеристики. Особый класс модификаторов составляют микро- и наноразмерные электропроводящие волокна и частицы (стальная вата, углеродные волокна, технический углерод, углеродные нанотрубки, графеновые нанопластинки), применение которых позволяет обеспечивать восприимчивость битумных вяжущих к сверхвысокочастотному микроволновому излучению и реализацию процесса залечивания трещин в асфальтовом покрытии с его последующей регенерацией. В рамках исследования разработана оригинальная методика получения битумных вяжущих, модифицированных углеродными нанотрубками и многослойным графеном. Экспериментально получены модифицированные битумные составы в диапазоне концентраций от 0,2 до 6 и от 0,2 до 11 масс. % для многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ) и многослойных графеновых нанопластинок (МГ) соответственно. Впервые проведено исследование зависимости удельной объемной электрической проводимости нанокомпозитов на основе битума от концентрации наноструктурного углеродного наполнителя (МУНТ и МГ). Максимальные значения электрической проводимости составили 4,76×10⁻⁴ См/см и 3,5×10⁻⁴ См/см для нанокомпозитов, содержащих 6 масс. % МУНТ и 11 масс. % МГ соответственно. Определены объемные доли наполнителя на пороге перколяции для нанокомпозитов, содержащих МУНТ и МГ. Они составили 0,22 и 2,18 соответственно. Образование перколяционного контура у нанокомпозитов, содержащих МУНТ, происходит при значительно меньших концентрациях наполнителя по сравнению с битумными композициями, имеющими в своем составе МГ.