Além da produção de eletricidade, tem potencial para ser usado no monitoramento de danos na estrutura de construções ou para observar o impacto de fenômenos como terremotos em edifícios.
Cientistas da Universidade de Pittsburgh (Pitt), na Pensilvânia (Estados Unidos), pretendem levar o concreto a um novo patamar com um metamaterial — um conjunto heterogêneo de materiais artificiais que possuem características eletromagnéticas especiais — para o desenvolvimento de infraestruturas inteligentes.
Em sua pesquisa, eles apresentam um novo conceito para sistemas de concreto leves e mecanicamente ajustáveis que possuem a funcionalidade interna de detectar, gerar e coletar energia.
“O uso massivo de concreto em nossos projetos de infraestrutura exige o desenvolvimento de uma nova geração de materiais de concreto que sejam mais econômicos e ambientalmente sustentáveis, mas que também ofereçam funcionalidades avançadas. Podemos alcançar todos esses objetivos introduzindo um paradigma de metamateriais no desenvolvimento de materiais de construção”, disse Amir Alavi, professor assistente de engenharia civil e ambiental da Universidade de Pittsburgh, em um comunicado oficial.
É assim que se produz eletricidade
Esta não é a primeira vez que este grupo de pesquisadores trabalha com metamateriais; eles já os utilizaram em implantes dentários. No entanto, desta vez, eles usaram esse elemento para criar um concreto altamente adaptável, já que atributos como fragilidade, flexibilidade e forma podem ser ajustados, permitindo que os construtores usem menos material sem sacrificar a resistência ou a durabilidade.
Este metamaterial consiste em uma rede de polímeros auxéticos reforçados dentro de uma matriz de cimento condutora, que os pesquisadores aprimoraram com pó de grafite e que forma o eletrodo; enquanto isso, um gatilho mecânico ou nanogerador pode gerar eletrificação através do contato entre as camadas. Em outras palavras, ele pode gerar sua própria carga elétrica.
Ainda não consegue produzir eletricidade suficiente para abastecer a rede elétrica, mas os cientistas geram energia suficiente para alimentar sensores embutidos nas estradas, incluindo sensores futuros projetados para auxiliar veículos autônomos quando os sinais de GPS estiverem muito fracos ou quando a tecnologia LIDAR não estiver funcionando.
Além da geração de eletricidade, o metamaterial tem potencial para ser usado no monitoramento de danos na estrutura de construções ou para observar o impacto de fenômenos como terremotos em edifícios. Ademais, o próprio metamaterial pode ser ajustado fisicamente para se adequar a qualquer construção, alterando sua flexibilidade, forma e fragilidade.
Segundo testes realizados pelos pesquisadores, o material poderia ser comprimido em até 15%, mantendo sua integridade estrutural e produzindo 330 μW de potência.
“Este projeto apresenta o primeiro concreto metamaterial composto com supercompressibilidade e capacidade de geração de energia. Esses sistemas de concreto leves e mecanicamente ajustáveis podem abrir caminho para o uso do concreto em diversas aplicações, como materiais de engenharia para absorção de impacto em aeroportos, ajudando a desacelerar aeronaves descontroladas, ou sistemas de isolamento sísmico de base”, observa Alavi.
Uso escalável
O projeto, que aplica o material a diversos usos, envolve cientistas da Universidade Johns Hopkins, da Universidade Estadual do Novo México, do Instituto de Tecnologia da Geórgia, do Instituto de Nanoenergia e Nanossistemas de Pequim (na China) e da Escola de Engenharia Swanson da Universidade de Pittsburgh, além de trabalhar para alcançar mais propriedades e possibilidades para o material.
Eles chegam a destacar que esse concreto multifuncional que criaram pode se tornar um componente amplamente utilizado em infraestrutura, já que é "escalável, econômico e capaz de sustentar suas operações por meio da geração de energia limpa". Pelo menos é o que afirmam em sua pesquisa, intitulada "Sistemas Integrados de Concreto Metamaterial com Nanogeradores Multifuncionais para Infraestrutura Civil Inteligente", publicada na revista Advanced Materials.
Apesar do potencial desse concreto para a criação de infraestrutura inteligente e autossuficiente em energia, os pesquisadores apontam em seu estudo a necessidade de testes em larga escala para aprimorar o produto. Eles também indicam que são necessárias mais pesquisas sobre como isolar o material integrado ao nanogerador de captação de energia de fatores ambientais estressantes, como umidade, chuva e flutuações de temperatura.
No entanto, a equipe de pesquisa já firmou parceria com o Departamento de Transportes da Pensilvânia (PennDOT) para desenvolver esse metamaterial de concreto com o objetivo de utilizá-lo nas estradas da Pensilvânia no futuro.
Fonte: https://www.elespanol.com/
