《Journal of Building Engineering》：Mechanical and physical performance of eco-efficient geopolymer tile with enhanced electromagnetic shielding behavior
编辑推荐：
地聚物复合材料通过添加碳、玄武岩等纤维改善电磁屏蔽性能及环保效益，碳纤维增强的3%复合物在5800MHz下屏蔽效能达67dB，碳排放和成本优于传统陶瓷。
?lker Tekin|Mahfuz Pekg?z|Seyda Hacihasanoglu|Iyad Ahmed|Mehmet Bar?? Tabakc?o?lu
土耳其卡拉布克大学，工程与自然科学学院，土木工程系
摘要
电磁（EM）信号的广泛使用导致生活空间中的电磁污染加剧，引发了人们对长期电磁暴露可能带来的健康影响的担忧。此外，在使用传统陶瓷瓷砖进行电磁屏蔽时，主要挑战在于如何将纤维和辅助材料融入其中。本研究致力于开发一种新型的地质聚合物复合材料，这种材料相比传统的陶瓷生产方法，具有更强的电磁屏蔽性能，并能减少二氧化碳（CO2）排放。本研究考察了不同类型纤维（包括碳纤维、玄武岩纤维、镀黄铜的微钢纤维和聚丙烯纤维）在180天时间内对流纹英安岩凝灰岩和微粉化方解石基地质聚合物复合材料的物理、机械和电磁特性的影响。同时，还分析了这些材料的二氧化碳排放量和成本。研究结果表明，虽然所有纤维都能增强地质聚合物复合材料的抗弯强度，但它们对电磁屏蔽效果和抗压强度的影响存在显著差异。其中，碳纤维在提升地质聚合物复合材料的整体性能方面表现尤为突出，尤其是在电磁屏蔽方面。在5800 MHz频率下，含3%碳纤维的地质聚合物复合材料的电磁屏蔽效果最高，达到了约67 dB。研究结果表明，基于流纹英安岩凝灰岩的地质聚合物复合材料的二氧化碳排放量和经济效益均优于传统陶瓷瓷砖。
部分内容摘录
引言
建筑行业涵盖了水泥、石膏、石灰、砖块、屋顶瓷砖、陶瓷、钢材、加气混凝土和绝缘材料等产品的生产，其全球二氧化碳（CO2排放量占比接近40% [1]。陶瓷瓷砖行业约占这些排放量的10%，是第二大排放源 [2]。此外，由于性能限制，建筑领域对瓷砖的使用也受到一定约束。
材料
在本研究中，使用了以下前驱体来制备地质聚合物复合材料：来自NIGTAS微粉化设施的纯度为99.5%的方解石微粉（MC）以及来自土耳其东北部Bayburt省一家瓷砖厂的流纹英安岩凝灰岩（RT）。在将其用于地质聚合物复合材料之前，RT首先经过球磨机破碎和研磨处理，使其最大粒径（Dmax）达到100 μm。
新鲜地质聚合物复合材料的测试结果
图4展示了新鲜地质聚合物复合材料的流动性和可加工性，以评估其适用于不同建筑应用的潜力。流动性测试结果显示，除1%的PF外，CF、BF和PF均显著降低了新鲜地质聚合物复合材料的流动性。
研究还发现，mSF的添加并未影响地质聚合物复合材料的流动性，这一结果与之前的研究结果一致。
结论
本研究全面探讨了四种类型纤维在180天时间内对流纹英安岩凝灰岩和微粉化方解石基地质聚合物复合材料的物理、机械性能、微观结构、电磁屏蔽性能以及二氧化碳排放量和成本效率的影响。研究得出的结论如下：
1.纤维的形态和导电性决定了新鲜材料的可加工性、孔结构、机械性能和电磁屏蔽效果。
作者贡献声明
?lker Tekin：撰写、审稿与编辑、验证、项目监督、方法论设计、资金筹集、概念构思。Mahfuz Pekg?z：初稿撰写、可视化处理、数据验证、实验设计、数据分析。Seyda Hacihasanoglu：数据验证、实验设计、数据分析。Iyad Ahmed：数据验证、实验设计。Mehmet Bar?? Tabakc?o?lu：方法论设计
利益冲突声明
? 作者声明以下可能构成潜在利益冲突的财务利益或个人关系：Ilker Tekin表示获得了TUBITAK的财务支持；Ilker Tekin拥有专利#TR 2022 013089 B，该专利已授权给指定接收人。若存在其他作者，他们也声明自己没有可能影响本文研究结果的财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢土耳其科学技术研究委员会（TüB?TAK）通过项目编号TUB?TAK no: 217M431资助了本研究。
