Nyt materiale beton kommer snart

(Nyt betonmateriale kommer snart)

Beton er et tilsyneladende almindeligt, men uundværligt materiale. Dens udseende ændrede, hvordan mennesker bygger og blev hjørnestenen i moderne arkitektur. For nylig har amerikanske forskere udviklet den næste generation af beton, der kan lede elektricitet og indlejres med smarte enheder. Ud over at være stærkere og mere miljøvenlig, har metamaterialebeton flere "særlige" fordele til at udvikle smarte civile infrastruktursystemer.

Hvorfor blev metamaterialebeton opfundet?

Beton går tilbage til Romerriget og er fortsat det mest udbredte materiale i byggebranchen. Ingeniører ved University of Pittsburgh har bragt beton ind i det 21. århundrede ved at genskabe dets design.

Amir Alavin, assisterende professor i civil- og miljøteknik ved University of Pittsburgh, sagde: "Det moderne samfund har brugt beton, som de gamle romere opfandt, i byggeri i hundreder af år. Den omfattende brug af beton i vores infrastrukturprojekter kræver udviklingen af en ny generation af betonmaterialer Sådanne materialer er mere økonomiske, miljømæssigt bæredygtige og tilbyder avanceret funktionalitet mål.

En ny generation af selvfølende metamaterialebeton ankommer

Teamet har tidligere udviklet nye materialer, selvbevidste metamaterialer, som både er sansemedier og nanogeneratorer, som forventes at ændre anvendelsen af ​​multifunktionelle materialer, og teamet anvender nu metamaterialerne på beton. Denne forskning introducerer brugen af ​​metamaterialer til fremstilling af beton, hvilket gør det muligt at designe materialer specifikt til deres formål. Funktioner som skørhed, tilpasningsevne og formbarhed kan finjusteres gennem hele materialets produktionsprocedure, hvilket giver bygherrer mulighed for at bruge mindre materiale uden at gå på kompromis med styrke eller levetid.

"Denne opgave demonstrerer det indledende sammensatte metamateriale beton med ultrakompressibilitet og energiindsamlingsevner. Dette lette, mekanisk afstembare betonsystem kan bane vejen for brug af beton i mange applikationer, såsom i lufthavne. Stødabsorberende konstruerede materialer, der hjælper med at bremse farten et ude af kontrol fly eller jordskælvsbase isolationssystemer." Derudover kan produktet generere elektrisk strøm, og selvom det ikke skaber tilstrækkelig elektrisk energi til at drive nettet, er det signal, det skaber, tilstrækkeligt til at drive vejsidesensorer. De elektriske signaler, som metamaterialebeton genererer under mekanisk excitation, kan ligeledes bruges til at holde styr på skader i betonkonstruktioner eller jordskælv og samtidig reducere påvirkningen på bygninger.

Metamaterialet omfatter et forstærket hjælpepolymergitter i en ledende cementmatrix. Forskerne dannede elektroderne af ledende cement forstærket med grafitpulver, og en mekanisk udløser gav kontaktelektrificering mellem lagene. Den sammensatte struktur mellem hvert lag forårsager kontaktelektrificering, når den udløses mekanisk. Holdet brugte også grafitpulver til at forbedre det ledende klæbemiddel og tjene som en elektrode. Spekulativ forskning viser, at materialet kan presses med op til 15% under cyklisk belastning, hvilket giver 330 μW effekt.

Det vil ikke generere nok strøm til at sende til nettet. Alligevel kan det bruges til at overvåge skader inde i betonkonstruktioner, såsom stødabsorberende konstruerede materialer i lufthavne for at hjælpe med at bremse fly, der ikke er under kontrol, eller jordskælvsbaserede isolationssystemer.

Holdet påpegede også, at denne slags konkrete smarte strukturer endda kan drive spåner i vejen. I fremtiden kan selvkørende køretøjer fortsætte med at køre, når GPS-signalet er for svagt, og lidaren ikke kører.

Fysisk kan metamaterialet finjusteres, så det passer til konstruktionsbehov, ændre dets fleksibilitet, form og skørhed, og i test kan det komprimeres op til 15 %, mens det bevarer sin strukturelle integritet.

Allawi sagde, at dette projekt foreslår det første sammensatte metamaterialebeton med superkompressibilitet og energihøstningsevner. "Dette lette og mekanisk afstembare betonsystem kunne åbne døren til brug af beton i forskellige applikationer." Porte, såsom lufthavne, stødabsorberende konstruerede materialer, der hjælper med at bremse løbske fly eller jordskælvsbaseisoleringssystemer."

Holdet, som omfatter ingeniører fra New Mexico State University, Georgia Institute of Technology, Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems og Pitt's Swanson School of Engineering, mener, at det alsidige betonmateriale kan blive en meget brugt komponent i infrastrukturen. Fordi det er "skalerbart, omkostningseffektivt og kan selv opretholde sin drift gennem grøn høst af energi."

Dette metamateriale beton vil også blive brugt på Pennsylvania veje gennem IRISE Alliance fra University of Pittsburgh og Pennsylvania Department of Transportation (PennDOT). Dette smarte ingeniørprodukt kunne endda drive chips indlejret i motorveje for at hjælpe selvkørende biler.

Forskningen rapporterer imidlertid behovet for storskalatest og yderligere forskning i, hvordan energihøstende nanogenerator-integrerede materialer kan isoleres fra miljøbelastninger såsom fugtighed, fugtigt vejr og temperaturændringer.

Leverandør

TRUNNANO er ​​leverandør af Superplasticizer i Beton, som er konkrete og relative produkter med over 12 års erfaring i nano-bygnings energibesparelse og nanoteknologisk udvikling. Det accepterer betaling via kreditkort, T/T, West Union og Paypal. Trunnano sender varerne til kunder i udlandet gennem FedEx, DHL, med fly eller til søs. Hvis du leder efter vandreduceret middel i høj kvalitet i beton, er du velkommen til at kontakte os og sende en forespørgsel. (sales@cabr-concrete.com).

(Nyt betonmateriale kommer snart)