Поред производње електричне енергије, има потенцијал да се користи за праћење оштећења унутар структуре онога што се гради или за уочавање утицаја феномена попут земљотреса на зграде.
Научници са Универзитета у Питсбургу (Пит), у Пенсилванији (Сједињене Америчке Државе), намеравају да подигну бетон на нови ниво помоћу метаматеријала - хетерогеног скупа вештачких материјала који поседују посебне електромагнетне карактеристике - за развој паметних инфраструктура.
У свом истраживању, они представљају нови концепт за лагане и механички подесиве бетонске системе који имају унутрашњу функционалност за детекцију, генерисање и сакупљање енергије.
„Масовна употреба бетона у нашим инфраструктурним пројектима захтева развој нове генерације бетонских материјала који су економичнији и еколошки одрживи, а истовремено нуде напредне функционалности. Све ове циљеве можемо постићи увођењем метаматеријалне парадигме у развој грађевинских материјала“, рекао је Амир Алави, ванредни професор грађевинског и еколошког инжењерства на Универзитету Пит, у званичном саопштењу.
Овако производи струју
Ово није први пут да ова група истраживача ради са метаматеријалима; раније су их користили у зубним имплантатима. Међутим, овог пута су користили овај елемент да би створили високо прилагодљив бетон, јер се атрибути попут кртости, флексибилности и облика могу подешавати, што омогућава градитељима да користе мање материјала без жртвовања чврстоће или дуготрајности.
Овај метаматеријал се састоји од мреже ојачаних ауксетичких полимера унутар проводљиве цементне матрице, коју су истраживачи побољшали графитним прахом и која формира електроду; у међувремену, механички окидач или наногенератор може генерисати електрификацију кроз контакт између слојева. Другим речима, може генерисати сопствени електрични набој.
Још увек не може да произведе довољно електричне енергије за слање енергије у електричну мрежу, али научници генеришу довољно снаге за покретање сензора уграђених у путеве, укључујући и будуће сензоре дизајниране да помогну аутономним возилима када су ГПС сигнали преслаби или када ЛИДАР технологија не ради.
Поред производње електричне енергије, има потенцијал да се користи за праћење оштећења унутар структуре онога што се гради или за посматрање утицаја феномена попут земљотреса на зграде. Штавише, сам метаматеријал се може физички прилагодити било којој конструкцији, мењајући његову флексибилност, облик и кртост.
Према тестовима које су спровели истраживачи, могао би се компресовати до 15% уз очување структурног интегритета и производњу снаге од 330 μW.
„Овај пројекат представља први композитни метаматеријални бетон са суперстишљивошћу и могућностима сакупљања енергије. Ови лагани, механички подесиви бетонски системи могу отворити врата употреби бетона у различитим применама, као што су инжењерски материјали који апсорбују ударце на аеродромима како би се успорили авиони ван контроле или сеизмички системи за изолацију база“, напомиње Алави.
Скалабилна употреба
Пројекат, који примењује материјал у различите сврхе, укључује научнике са Универзитета Џонс Хопкинс, Државног универзитета Новог Мексика, Технолошког института Џорџије, Пекиншког института за наноенергију и наносистеме (у Кини) и Свансон школе инжењерства на Питовом универзитету, као и рад на постизању више својстава и могућности за материјал.
Чак истичу да би овај мултифункционални бетон који су створили могао постати широко коришћена компонента у инфраструктури, јер је „скалабилан, исплатив и може да одржи своје пословање кроз прикупљање зелене енергије“. Барем тако наводе у свом истраживању под називом „Интегрисани метаматеријални бетонски системи са мултифункционалним наногенераторима за паметну цивилну инфраструктуру“, које је објављено у часопису Advanced Materials.
Упркос потенцијалу овог бетона за стварање паметне, самонапајајуће инфраструктуре, истраживачи у својој студији истичу потребу за тестирањем великих размера како би се побољшао производ. Такође указују да су потребна даља истраживања о томе како изоловати материјал интегрисан у наногенератор за сакупљање енергије од стресних фактора из околине као што су влажност, влажно време и температурне флуктуације.
Међутим, истраживачки тим је већ сарађивао са Министарством саобраћаја Пенсилваније (PennDOT) како би развио овај бетонски метаматеријал са циљем да га у будућности користи на путевима Пенсилваније.
Извор: https://www.elespanol.com/
