شرکت لایتن (Lyten)، فعال در حوزه فناوری‌نانو، درخواست ثبت اختراعی بین‌المللی را برای ترکیب جدیدی از سیمان و بتن ارائه کرده است که از مواد کربنی گرافنی سه‌بعدی (۳DG) بهره می‌برد. این نوآوری با هدف بهبود عملکرد مکانیکی بتن و کاهش وابستگی به سیمان پرتلند معمولی طراحی شده است.
ثبت پتنتی برای استفاده از گرافن سه‌بعدی در سیمان
این درخواست ثبت اختراع در تاریخ ۷ سپتامبر ۲۰۲۴ ارائه و در ۱۳ مارس ۲۰۲۵ منتشر شده است. اطلاعات ثبت‌شده در این پتنت، ترکیبی از سیمان را توصیف می‌کند که شامل ۰٫۰۵ تا ۲ درصد وزنی کربن گرافنی سه‌بعدی، سیمان پرتلند معمولی (OPC) و حداکثر ۷۰ درصد مواد مکمل سیمانی (SCMs) مانند متاکائولن، سنگ آهک یا گچ است.
در مستندات ارائه‌شده، توضیح داده شده که این مواد کربنی از نانوذرات مزوپور کربنی تشکیل شده‌اند که به صورت ورقه‌های به‌هم‌پیوسته گرافنی ساختار یافته‌اند. این ورقه‌ها ممکن است دارای گروه‌های عاملی حاوی اکسیژن یا ذرات نانو سیلیکا باشند که هر دو به افزایش استحکام و دوام مصالح کمک می‌کنند. داده‌های اولیه عملکرد این ترکیب نشان می‌دهد که مقاومت فشاری آن در مدت سه روز، مطابق یا فراتر از استاندارد ASTM C1157 است که می‌تواند حاکی از گیرش سریع‌تر و کسب زودهنگام استحکام باشد.
شرکت لایتن مدعی است که ساختار گرافن سه‌بعدی آن به خوبی در بستر سیمان پراکنده می‌شود و تعامل مثبتی با ماتریس سیمانی برقرار می‌کند. این ویژگی می‌تواند منجر به افزایش دوام و مقاومت بتن شده و عمر سازه‌ها را طولانی‌تر و نیاز به تعمیرات را کاهش دهد.
از منظر عملیاتی، این ترکیب همچنان از سیمان پرتلند و مواد مکمل رایج استفاده می‌کند؛ موضوعی که می‌تواند فرآیند ادغام آن با روش‌های موجود در مخلوط‌سازی و اجرا را ساده‌تر کند. بنابراین، در صورت اثبات صرفه اقتصادی و قابلیت استفاده در مقیاس صنعتی، این فناوری می‌تواند به‌راحتی توسط تولیدکنندگان بتن و پیمانکاران مورد استفاده قرار گیرد.
با این حال، در حال حاضر مرجع ارجاعی این پتنت، استانداردهای ASTM است و برای تطابق با الزامات بریتانیا و اتحادیه اروپا، نیاز به انجام آزمایش‌های بیشتر جهت کسب تأییدیه‌هایی مانند BS EN 197-1 وجود دارد. پذیرش گسترده این ترکیب نیز منوط به رعایت الزامات عملکردی مختلف خواهد بود.
هزینه تولید و امکان‌پذیری تولید انبوه کربن گرافنی سه‌بعدی، در حال حاضر مشخص نیست و این عامل می‌تواند نقش تعیین‌کننده‌ای در میزان استفاده از این فناوری داشته باشد. اگر تولید آن مقرون‌به‌صرفه باشد، این فناوری می‌تواند در کاربردهای معمول و حتی تخصصی بتن جای خود را پیدا کند. در غیر این صورت، ممکن است تنها در پروژه‌های خاص مانند زیرساخت‌ها یا قطعات پیش‌ساخته استفاده شود.
در حال حاضر، وضعیت قانونی این پتنت در دست بررسی بوده و هنوز به مرحله نهایی تأیید نرسیده است. با این وجود، در صورت تأیید و توسعه تجاری، اختراع جدید لایتن می‌تواند نقطه‌عطفی در صنعت مصالح ساختمانی نوین به‌شمار رود.
