#НКП_Наука #НаноТехнологии #УмныйБетон
“Современное общество использует бетон в строительстве на протяжении сотен лет, после его первоначального создания древними римлянами”, - сказал автор исследования Амир Алави, доцент кафедры гражданского строительства и экологической инженерии в Питте. “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 верим, что сможем достичь всех этих целей, внедрив парадигму метаматериалов в разработку строительных материалов ”.
Метаматериал состоит из усиленных ауксетических полимерных решеток внутри проводящей цементной матрицы.
(имеющих отрицательный коэффициент Пуассона. У таких материалов поперечное сечение образца увеличивается при приложении растягивающего усилия, и, соответственно, уменьшается при приложении сжимающего усилия, т.е. деформации ε´ и ε - положительны при растяжении и отрицательны при сжатии(от греческого «auxetos» — «разбухающий»)).
Электропроводящий цемент, обогащенный графитовым порошком, образует электрод, а механический триггер может генерировать контактную электрификацию между слоями. Он не может вырабатывать достаточно энергии для передачи в сеть, но потенциально может использоваться для мониторинга повреждений внутри бетонных конструкций – например, в случае землетрясения.
Физически сам метаматериал может быть точно настроен в соответствии с потребностями сборки, изменяя его гибкость, форму и хрупкость, и в тестах может сжиматься до 15% при сохранении его структурной целостности.
“В этом проекте представлен первый композитный бетон из метаматериалов, обладающий сверхсжимаемостью и способностью собирать энергию”, - сказал Алави. “Такие легкие и механически настраиваемые бетонные системы могут открыть двери для использования бетона в различных областях применения, таких как амортизирующие инженерные материалы в аэропортах, помогающие замедлять разбегающиеся самолеты, или системы изоляции сейсмических оснований”.
Команда, в которую вошли инженеры из Университета Джона Хопкинса, Университета штата Нью-Мексико, Технологического института Джорджии, Пекинского института наноэнергетики и наносистем и Инженерной школы Питта Свансона, считает, что многофункциональный бетонный материал может стать широко используемым компонентом инфраструктуры, поскольку он “масштабируемый, экономичный и может самостоятельно поддерживать свою деятельность за счет экологически чистой энергии".
А уже в обозримом будущем этот интеллектуальный инженерный продукт может даже включать чипы, встроенные в дороги, чтобы помочь самоуправляемым автомобилям.
Тем не менее, в ближайшем будущем исследование сообщает о необходимости крупномасштабных испытаний и дальнейших исследований того, как изолировать материал, интегрированный в наногенератор для сбора энергии, от факторов окружающей среды, таких как влажность, сырая погода и колебания температуры.
Исследование было опубликовано в журнале Advanced Materials.
Источник: https://newatlas.com/technology/concrete-smart-infrastructure/