新型石墨烯增强弹性隔震器是一种可行的、低成本的建筑物抗震加固选择。图片来源：HOONA9091 PIXABAY环太平洋火山地震带是三面环绕太平洋，上90%的地震都发生在这里。 防震房屋可以保护该地区的，但是，防震建筑比较复杂，因此价格昂贵。艾希特大学的科学家们现在找到了一种很有前途的方法来改善现有的阻尼器。

 

到目前为止，结构的地震隔震是通过弹性隔震器(EIs)与被称为SREI的交替钢层实现的，该隔震器在垂直方向上是刚性的，但在水平方向上是灵活的，并且将结构及其基础分离。插入这些设备的概念被称为基础隔离，它使结构能够承受潜在的破坏性地震事件的影响。

 

由于与制造，运输，装卸和安装相关的高昂成本，目前，基本隔离技术的使用主要仅限于战略建筑，例如旧金山的市政厅。 为了将这种技术的应用扩展到住宅和商业建筑，人们一直在寻求新材料，这些新材料将产生高效，超轻便和低成本的设备。

 

近年来，有提出用玻璃纤维或碳纤维材料代替SREI的钢板。实验观察到，由于纤维束中每一股纤维相互滑动，纤维增强增加显著的摩擦阻尼。但是，它们的力学行为需要进一步的研究，才能在现有的和新的结构中安全地实施。

 

 

石墨烯是一种很有吸引力的替代材料，可以用纤维来加固橡胶。它是只有一个原子厚的碳层，是薄、坚固的材料之一，并且具有机械柔韧性。石墨烯出色的机械性能已经使这种材料成为各种新兴应用的佳候选者，从柔性电子产品到出色的复合材料补强材料。

 

为了确定机械和电气性能，进行了许多研究。 仅有少数报道将石墨烯掺入弹性体中。 艾希特大学的Maria Rosaria Marsico解释说：“这项多学科研究是具有互补科学知识的研究人员之间合作的成功范例。 实际上，它需要从材料工程到物理和结构动力学的各种技能和能力。”

 

 

 

施加1kg垂直载荷的实验表明，在橡胶垫上添加一薄层石墨烯，可以提高样品的垂直刚度。

 

实验表明，在橡胶垫上添加一层石墨烯可以增加样品的垂直刚度。 特别地，与石墨烯的厚层相比，当添加石墨烯的薄层时，垂直刚度增加更多。 具有石墨烯薄层的复合橡胶也表现出更好的阻尼性能。 因此，可以使用天然橡胶代替具有高阻尼特性的昂贵的合成橡胶。

 

Marsico说：“该装置利用橡胶和几层石墨烯的力学性能，建立了一种提高结构弹性的新技术，这对在破坏性地震事件中生存至关重要。”

 

 

这些结果奠定了将这项研究扩展到新一代建筑保护设备的基础。 但是，只有具有佳石墨烯浓度的材料才能与典型SREI的机械性能相匹配，而且重量更轻，因此更易于运输和安装。 对未来研究的追求是确定要在橡胶垫上均匀转移的佳石墨烯量，以提高其机械性能。

 

“这项工作显示出一种改变游戏规则的复合材料增强形式，并在主要地震带中得到了应用，它具有通过收集基础科学，新兴材料和工程学的独特方面来重塑我们城市的真正潜力，” Marsico总结道。“我们相信，我们的研究结果将引起广泛的从事复合功能材料研究的科学和工业界的关注。”