“芯片上的水泥”：一种用于研究水泥基材料碳化固化过程的微型反应器

《Lab on a Chip》：Cement-on-a-chip: a microreactor for operando studies of the carbonation curing of cementitious materials

针对水泥生产高碳排放问题，本研究开发了一种3D打印气体流动微反应器，用于快速研究毫米级水泥样品的碳化固化过程。该设备可精确控制气体和湿度环境，结合X射线衍射和拉曼光谱技术实现原位监测。通过测试水合石灰模型系统，验证了设备性能并探索参数空间，最终成功应用于普通硅酸盐水泥浆体碳化固化研究，展示了工业应用潜力。

　　

由于生产波特兰水泥熟料及其在混凝土中的使用会带来大量的碳排放，建筑行业非常关注开发更可持续的材料和工艺。其中一个研究方向是通过碳化而非水化来固化水泥，从而将二氧化碳（CO?）封存于建筑环境中以减少排放。在这里，我们介绍了一种简单的3D打印气体流动微反应器，用于快速研究毫米级薄水泥样品的碳化固化过程（也称为碳固化或CO?固化）。该设备配备了气体和湿度控制系统，可以精确调节环境条件，并能与多种分析技术（如X射线衍射和拉曼光谱）结合使用，实现碳化过程的原位监测。我们验证并评估了该碳化系统的性能及测量灵敏度，随后利用该微反应器对水化石灰模型系统的碳化固化过程进行了广泛的研究。最后，我们通过观察普通波特兰水泥（OPC）浆体的碳化固化过程，展示了该设备的潜在工业应用价值。