一项发表于《自然·通讯》的研究论文介绍了一种新型超声辅助碳化技术，用于制造多功能亚微米级多孔水发泡胶凝材料。该研究指出，传统发泡混凝土因难以控制孔隙结构，常在降低密度时牺牲机械强度与耐久性。研究团队受气凝胶溶剂限域效应启发，提出利用二氧化碳碳化强化颗粒相互作用，并将自由水转化为结合水以细化孔隙。由于单纯碳化无法在高含水率下有效防止离析，团队在碳化过程中引入超声波，通过声空化作用促进水泥颗粒分散、加速二氧化碳传输与碳化反应，并推动凝聚凝胶形成。
实验采用三步法工艺：首先在水灰比0.80的条件下同步注入超声波与二氧化碳进行混合，使水分稳定限域于增强絮凝网络内；随后快速凝胶化与碳酸盐沉淀通过改善胶体相互作用、提高堆积密度及生成水化硅酸钙凝胶桥接颗粒，进一步加固网络；最后经标准养护与干燥去除残留水分，形成具有细化亚微米孔隙的硬化材料。研究对比了常规混合、仅超声、仅碳化等不同条件及5至20分钟的处理时长，并调整了超声功率、二氧化碳注入速率、频率等参数。
测试数据显示，经15分钟超声碳化的UC15样品孔隙结构显著细化，96.8%的孔隙小于200纳米，98.5%小于1000纳米。其比压缩强度达22.5 kN·m·kg⁻¹，较同密度发泡混凝土对照样最高提升162%。该材料还表现出更稳定的抗裂性与弯曲强度，在2000赫兹和4000赫兹频率下的隔声量分别提升131.8%和107%。环境性能方面，28天后单位质量水泥的累计二氧化碳吸收量达7.11%。
研究团队强调，该成果基于已接收但尚未最终编辑的论文初稿，数据仅供参考且不宜视为既定结论。参数研究表明该工艺可在多种实验条件下生成细化孔隙，但性能高度依赖加工参数，目前仍需进一步研究以评估其大规模生产的适用性。此项工作为通过限域水调控开发高性能轻质胶凝材料提供了基础，后续需验证其工程转化可行性。
资料来源：AZoBuild；原文发布日期：2026-10-27。本文为资料编译。