Группа исследователей из Университета Питтсбурга разработала бетон из метаматериала для интеллектуальных систем гражданской инфраструктуры. В частности, он может сжиматься до 15% под давлением при сохранении своей структурной целостности, а также производить до 330 мкВт энергии.
Материал изготовлен из армированных ауксетических полимерных решёток, встроенных в проводящую цементную матрицу. По словам команды, такая конструкция вызывает контактную электризацию между слоями при механическом воздействии, которая дополнительно усиливается графитовым порошком, служащим электродом в системе. 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.
«Этот проект представляет собой первый композитный бетон из метаматериала со сверхсжимаемостью и способностью накапливать энергию. Эти лёгкие и механически настраиваемые бетонные системы могут открыть двери для использования бетона в различных сценариях, вроде амортизирующих инженерных материалов в аэропортах, чтобы помочь замедлить самолёты», — сказал Амир Алави, доцент кафедры гражданского и экологического строительства в Питте.
В перспективе эта технология позволит питать чипы, встроенные в автомагистрали, чтобы помочь автомобилям с автоматическим управлением. Но для начала необходимо решить, как изолировать собирающий энергию материал, интегрированный в наногенератор, от стрессовых факторов окружающей среды, таких как влажность, сырая погода и колебания температуры.