Адаптены: концепция программируемых дорожно-строительных материалов с триггерной активацией
Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Рубрика: Строительное материаловедение
Статья в выпуске: 4 т.18, 2026 года.
Бесплатный доступ
Введение. За период с 2015 по 2025 г. мировой рынок самовосстанавливающихся материалов вырос с 0,5 млрд долл. до 2,5 млрд долл., увеличившись почти в пять раз, а прогноз до 2033 г. предполагает дальнейший рост до 14,6 млрд долл. (CAGR 21,1%). Число научных публикаций по теме самовосстановления и программируемых материалов в международных базах цитирования демонстрирует экспоненциальный прирост. Вместе с тем единой концепции, объединяющей адаптивность, программируемость, самовосстановление, управление свойствами, триггерную активацию в рамках одного технологического подхода, до настоящего времени не предложено, что значительно усложняет внедрение инновационных материалов и решений в реальную практику. Методы и материалы. В рамках проводимого исследования проведена серия испытаний песка мелкого и грунтоизвестковой смеси на его основе на приборе стандартного уплотнения СоюзДорНИИ с определением оптимальной влажности и времени выдерживания при оптимальной влажности. Проанализирована роль наноразмерных эффектов в виде расклинивающего давления по Б.В. Дерягину, нанокапсулированию и каталитической активности частиц Ca(OH)2. Результаты. Время выдерживания мелкого песка при оптимальной влажности – 6 ч; грунтоизвестковой смеси – 2 ч (трехкратное сокращение). Трехкратное ускорение гидратационного триггера обусловлено каталитическими ионообменными реакциями, инициируемыми наноразмерными кристаллитами Ca(OH)2 в приповерхностном слое минеральных частиц. Обсуждение. Анализ мировых исследований показывает, что существующая терминология не охватывает системы с сочетанием метастабильного хранения, триггерной активации и контролируемой изменчивости свойств. Авторами предложен новый термин «адаптен» – метатермин для ресурсов, материалов и систем с контролируемой изменчивостью свойств и возможностью программирования на наноуровне. Заключение. Концепция адаптенов объединяет программируемое материаловедение, коллоидную химию и технологию переделов в едином подходе.
Короткий адрес: https://sciup.org/142248527
IDS: 142248527 | УДК: 625.7/.8:691 | DOI: 10.15828/2075-8545-2026-18-4-457-468
Adaptenes: a concept for programmable road construction materials with trigger-responsive properties
Introduction. Over the period from 2015 to 2025, the global market for self-healing materials grew from USD 0.5 billion to USD 2.5 billion – an almost fivefold increase – with forecasts projecting further growth to USD 14.6 billion by 2033 (CAGR 21.1%). The number of scientific publications on self-healing and programmable materials in international citation databases demonstrates exponential growth. Nevertheless, no unified concept has yet been proposed that integrates adaptability, programmability, selfhealing, property control, and trigger activation within a single technological framework, which significantly complicates the implementation of innovative materials and solutions in real-world practice. Materials and methods. Within the framework of the present study, a series of tests was carried out on fine sand and a soil-lime mixture based on it using a SoyuzDorNII standard compaction apparatus, with determination of the optimum moisture content and the holding time at the optimum moisture content. The role of nanoscale effects was analyzed, including the wedging pressure according to B.V. Derjaguin, nanocapsulation, and the catalytic activity of Ca(OH)2 particles. Results. The holding time of fine sand at the optimum moisture content was 6 h, while that of the soil-lime mixture was 2 h, representing a threefold reduction. The threefold acceleration of the hydration trigger is caused by catalytic ion-exchange reactions initiated by nanoscale Ca(OH)2 crystallites in the near-surface layer of mineral particles. Discussion. An analysis of global research shows that the existing terminology does not cover systems combining metastable storage, trigger activation, and controlled variability of properties. A new term, adapten, is proposed as a meta-term for resources, materials, and systems with controlled variability of properties and the possibility of programming at the nanoscale. Conclusion. The concept of adaptens integrates programmable materials science, colloid chemistry, and processing technology into a unified approach.
