Zabudnuté heslo?
Prihlásenie

Betón z metamateriálu ako základ infraštruktúry s vlastným napájaním

Betón z metamateriálu ako základ infraštruktúry s vlastným napájaním
Autor:
Roman Mališka
Zverejnené:
24. 3. 2023
Hodnotenie:
Už ste hlasovali.

Betón je najpoužívanejší stavebný materiál, no má však aj obrovskú uhlíkovú stopu, keďže jeho energeticky náročná výroba predstavuje 8 % globálnych emisií. To viedlo výskumníkov k tomu, aby sa namiesto toho obrátili k iným stavebným materiálom, ako je ľan a rôzne zmesi pre ekologickejšie kompozitné betóny.

Inžinieri z Pittsburskej univerzity sa teraz snažia posunúť na futuristickú úroveň so svojím ľahkým, multifunkčným a vysoko prispôsobivým produktom inteligentnej infraštruktúry, ktorý sa dá prispôsobiť rôznym stavbám a dokonca generuje vlastný elektrický náboj.

„Moderná spoločnosť používa betón v stavebníctve už stovky rokov, po jeho pôvodnom vytvorení starými Rimanmi,“ povedal zodpovedajúci autor štúdie Amir Alavi, odborný asistent stavebného a environmentálneho inžinierstva na Pittsburskej univerzite. „Masívne používanie betónu v našich infraštruktúrnych projektoch znamená potrebu vyvinúť novú generáciu betónových materiálov, ktoré sú ekonomickejšie a ekologicky udržateľnejšie, ale zároveň ponúkajú pokročilé funkčné vlastnosti. Veríme, že všetky tieto ciele môžeme dosiahnuť zavedením metamateriálovej paradigmy do vývoja stavebných materiálov“.

Metamateriál sa skladá z vystužených mriežok z auxetických polymérov vo vodivej cementovej matrici. Vodivý cement obohatený grafitovým práškom tvorí elektródu a mechanickým spúšťačom možno medzi vrstvami vytvoriť kontaktnú elektrifikáciu. Nemôže produkovať dostatok energie na odoslanie do siete, ale potenciálne sa dá použiť na monitorovanie poškodenia vo vnútri betónových konštrukcií, napríklad v prípade zemetrasenia.

Samotný metamateriál sa dá fyzicky jemne nastaviť podľa potrieb stavby, pričom sa mení jeho pružnosť, tvar a krehkosť. Pri testoch sa pritom mohol stlačiť až o 15 % pri zachovaní štrukturálnej integrity.

Ilustračný obrázok. Zdroj: Pexels

„Tento projekt predstavuje prvý kompozitný metamateriálový betón so super stlačiteľnosťou a schopnosťou zbierať energiu,“ povedal Alavi. „Takéto ľahké a mechanicky laditeľné betónové systémy môžu otvoriť dvere k využitiu betónu v rôznych aplikáciách, ako sú napríklad nárazuvzdorné konštrukčné materiály na letiskách, ktoré pomáhajú spomaliť rozbiehajúce sa lietadlá, alebo systémy seizmickej izolácie základov“.

Tím, ktorého členmi boli inžinieri z Univerzity Johna Hopkinsa, Štátnej univerzity v Novom Mexiku, Technologického inštitútu v Georgii, Pekinského inštitútu nanoenergie a nanosystémov a Swansonovej školy inžinierstva v Pittsburgu, verí, že multifunkčný betónový materiál sa môže stať široko používanou súčasťou infraštruktúry, pretože je „škálovateľný, nákladovo efektívny a môže sa sám udržiavať v prevádzke vďaka zelenému zberu energie“.

Tento inteligentný technický produkt by mohol dokonca poháňať čipy zabudované v diaľniciach, ktoré by pomáhali autonómnym vozidlám.

V najbližšej budúcnosti však štúdia uvádza potrebu rozsiahleho testovania a ďalšieho výskumu, ako izolovať materiál integrovaný do nanogenerátora, ktorý zbiera energiu, od stresových faktorov prostredia, ako sú vlhkosť, mokré počasie a teplotné zmeny.

Výskum bol nedávno uverejnený v magazíne Advanced Materials.