今年6月初，美國斯旺西大學最近發表了一項利用氣相二氧化硅(fumed silica nanoparticles FSN)增強溫拌瀝青(Warm mix asphalt，WMA)性能的研究，結果表明該材料在增強瀝青粘合劑的水分和老化敏感性方面顯示出極好的潛力。

論文鏈接：DOI:10.1038/s41598-021-90620-w

首先科普，通過一定的技術措施，使瀝青能在相對較低的溫度下進行拌和及施工，同時保持其不低于HMA的使用性能的瀝青混合料技術，也稱為溫拌瀝青技術。其技術關鍵是在不損傷HMA路用性能的前提下如何降低瀝青在較低溫度下的拌和粘度。目前，國際主流溫拌技術主要通過外加材料降低瀝青混合料的高溫粘度來實現。同時，先進的溫拌瀝青技術完全可以使溫拌瀝青混合料達到熱拌瀝青混合料的性能，但由于其較低的拌和及壓實溫度，使其與熱拌瀝青混合料相比還有許多優點。

溫拌瀝青混合料（WMA）作為一種環保、可持續發展的瀝青混合料技術，正受到瀝青行業的廣泛關注。與傳統瀝青相比，WMA在減少瀝青混合料生產過程中的蒸汽和溫室氣體排放的同時降低了能耗。然而，高濕敏性和瀝青老化使WMA在道路上的耐久性降低。

經氣相二氧化硅納米粒子 (FSN) 改性的粘合劑在不同放大倍數下的 FESEM 圖像。 FSN 的平均粒徑為 33 nm。平均直徑為 100-300 nm 的均勻六邊形結構形狀。 FSN (a-c) 未老化和 (b-d) 老化后改性的粘合劑的 FESEM 圖像。

為了解決WMA技術中的兩個問題，來自斯旺西大學能源安全研究所（ESRI）和布倫瑞克技術大學布倫瑞克路面工程中心（ISBS）的研究小組發現，氣相二氧化硅納米顆粒（FSN）有可能被用作抗老化粘合劑，不僅可以降低溫度，而且可以顯著降低溫度克服因易受潮而造成的限制。

首席研究員Goshtaps Cheraghian說：“目前的研究覆蓋了WMA技術中存在的短板。高比表面的FSNs是一種經濟、無毒的材料，對WMA技術中的屏蔽瀝青具有重要的影響。此外，我們對納米顆粒與瀝青粘合劑之間的分子相互作用概念的研究結果可以為納米技術在瀝青工程中的應用開辟新的途徑。”合著者Sajad Kian說：“有可能有一天這些高表面積的納米顆粒將用于瀝青，并通過在現實條件下減少瀝青相關排放（VOC和CO₂）來建造更持久的道路。”

編譯 YUXI