Бетон из метаматериалов, или Как зарядить электромобиль во время поездки по шоссе

Команда инженеров из Питтсбурга разработала экологически чистый бетон из метаматериалов, способный эффективно проводить электричество.
Бетон из метаматериалов, или Как зарядить электромобиль во время поездки по шоссе
Getty Images

Что общего между дамбой Гувера, Сиднейским оперным театром, Великой китайской стеной и Пантеоном? Все они являются примерами невероятной амбициозной бетонной конструкции. Но наш самый широко используемый строительный материал также оставляет невероятный углеродный след: на его энергоемкое производство приходится 8% глобальных выбросов. Это побудило инженеров вместо этого обратиться к другим строительным материалам, таким как лен и различные смеси для более экологичных композитных бетонов.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Инженеры из Университета Питтсбурга стремятся вывести бетон на футуристический уровень с помощью своего легкого, многофункционального, легко адаптируемого интеллектуального инфраструктурного продукта, который можно адаптировать к различным конструкциям и даже генерировать собственный электрический заряд.

«Современное общество использует бетон в строительстве на протяжении сотен лет после его первоначального создания древними римлянами, — рассказал автор исследования Амир Алави, доцент кафедры гражданского и экологического строительства. — Массовое использование бетона в наших инфраструктурных проектах подразумевает необходимость разработки нового поколения бетонных материалов, которые являются более экономичными и экологически устойчивыми, но при этом обладают расширенными функциональными возможностями. Мы считаем, что можем достичь всех этих целей, внедрив метаматериальную парадигму в разработку строительных материалов».

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Метаматериал состоит из армированных ауксетических полимерных решеток внутри проводящей цементной матрицы. Проводящий цемент, усиленный графитовым порошком, образует электрод, а механический триггер может генерировать контактную электризацию между слоями. Он не может производить достаточно энергии для передачи в сеть, но его потенциально можно использовать для мониторинга повреждений внутри бетонных конструкций, например, в случае землетрясения.

Физически сам метаматериал можно точно настроить в соответствии с потребностями сборки, изменив его гибкость, форму и хрупкость, и в тестах он может сжиматься до 15% при сохранении своей структурной целостности.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

«Этот проект представляет собой первый композитный бетон из метаматериала со сверхсжимаемостью и способностью накапливать энергию. Такие легкие и механически настраиваемые бетонные системы могут открыть двери для использования бетона в различных приложениях, таких как амортизирующие инженерные материалы в аэропортах, чтобы помочь замедлить садящиеся самолеты или сейсмические системы изоляции основания», — отметил Алави.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Команда считает, что многофункциональный бетонный материал может стать широко используемым компонентом в инфраструктуре. поскольку он «масштабируемый, рентабельный и может самостоятельно поддерживать свою деятельность за счет сбора зеленой энергии». А в будущем (в буквальном смысле) этот интеллектуальный инженерный продукт может даже питать чипы, встроенные в автомагистрали, чтобы подзаряжать электромобили на автопилоте.