Nanokompozitné materiály existujú na svete tak dlho ako existuje život. Môžeme ich nájsť napríklad v štruktúrach ulít alebo kostí, kde tvoria veľmi pevné štruktúry, ktoré sú zároveň schopné prerozdeľovať napätosť a obmedzovať šírenie sa trhlín.
Pre samotný betón, najsľubnejšou kategóriou nanomateriálov sú tvz. nanofillery. Veľkosť častice týchto materiálov sa pohybuje od 1 do 100 nm a práve vďaka ďalšiemu vyplneniu medzier môže betón dosiahnuť ešte vyšších pevností. V predošlom článku bolo vysvetlené pôsobenie mikrofillera na zlepšenie niektorých vlastností betónu, no a podobne sa správajú nanofillery na úrovni nanometrov.
Nanosilika:
Jednoducho povedané priestor medzi zrnami cementu je vyplnení mikrofillerom a priestor medzi zrnami mikrofillera je vyplnení zrnami (časticami) nanofillera. Takéto zmesi, ktoré majú plynulý prechod od oblasti milimetrov až po oblasť veľkosti pár molekúl vykazujú následne veľmi vysoké pevnosti a vysokú duktilitu (odolnosť voči náhlemu kolapsu).
Ďalšou vyhliadkou pre betón je aj využitie nových ultravysokopevnostných vlákien. Celková filozofia použitia vlákien nie je nijakou novinkou a využívali ju už pred tisíckami rokov, keď pri stavbe hlinených domov primiešavali do zmesi blata konské chlpy alebo sušenú trávu. Samozrejme vývoj pokročil a blato nahradil betón a chlpy a trávu nahradili oceľové vlákna (v súčasnosti sa používajú oceľové vlákna hrúbky 0,02 až 1 mm s pevnosťami do 1500 MPa).
Nanotechnológia prináša ďalší stupeň vývoja a to vo využití uhlíkových nanotrubičiek, priemeru okolo cca 10 nm (0.000010 mm), ktorých stena má hrúbku len jednej molekuly. Predpokladá sa, že v dohľadnej dobe pevnosť v ťahu takýchto uhlíkových nanovlákien prevýši najpevnejšie ocele 20 násobne čím dosiahnu pevnosť v ťahu až 45 GPa (nitka priemeru 1 mm vyrobená z tohto materiálu udrží 3500 kg).
Pri výrobe najmodernejších betónov je použitie jedného druhu vlákien nedostačujúce a na dosiahnutie požadovaných vlastností sa používa tvz. „koktail“ z rôznych vlákien, líšiacich sa veľkosťou ale aj charakteristikami (pritom nemusí ísť len o pevné vlákna, napr. na zlepšenie odolnosti betónu počas požiaru sa používajú polypropylénové vlákna, ktoré sa pri vysokej teplote vytopia a vytvoria kanáliky cez ktoré unikajú plynné zložky “rozkladajúceho“ sa betónu, čím sa uvoľňuje vnútorný tlak plynov a betón neodpraskáva). Nanovlákna zabezpečia najmä premostenie vznikajúcich mikrotrhlín, v čase keď ešte deformácia nedosiahla potrebnú hodnotu na aktivizáciu mikrovlákien.
Nanovlákna premosťujúce vzniknutú nanotrhlinu
V súčasnosti je rozvoj inžinierskych aplikácií vedeckých výskumov nanomateriálov iba v začiatkoch a tak aj rozsiahle použitie týchto materiálov je zatiaľ značne obmedzené, či už z technologických alebo z finančných dôvodov. Napr. v súčastnosti sa cena uhlíkových nanotrubičiek pohybuje okolo 2000 eur za 5 kg balenie. Ak teda uvážime že by sme použili do jedného kubíka špeciálneho betónu len jedno percento nanotrubičiek, potrebovali by sme ich 0,01 x 2500 kg = 25 kg čomu zodpovedá cena 10 000 eur - len za nanotrubičky (cena za kubík normálneho betónu sa pohybuje do cca 100 eur).
Každopádne sa však jedná o materiály nového tisícročia, ktoré budú budúci obyvatelia Zeme za pár desiatok rokov považovať za úplnú samozrejmosť.
