Varsti on tulemas uus materjal betoon

(Varsti tuleb uus materjal betoon)

Betoon on pealtnäha tavaline, kuid asendamatu materjal. Selle välimus muutis inimeste ehitamist ja sai kaasaegse arhitektuuri nurgakiviks. Hiljuti on Ameerika teadlased välja töötanud järgmise põlvkonna betooni, mis suudab juhtida elektrit ja mida saab ühendada nutiseadmetega. Lisaks sellele, et metamaterjal betoon on tugevam ja keskkonnasõbralikum, on sellel rohkem "erilisi" eeliseid nutikate tsiviiltaristusüsteemide arendamiseks.

Miks leiutati metamaterjal betoon?

Betoon pärineb Rooma impeeriumist ja on endiselt ehitustööstuses kõige laialdasemalt kasutatav materjal. Pittsburghi ülikooli insenerid on toonud betooni 21. sajandisse selle disaini ümberkujundamisega.

Pittsburghi ülikooli ehitus- ja keskkonnainseneri abiprofessor Amir Alavin ütles: "Kaasaegne ühiskond on kasutanud ehituses sadu aastaid betooni, mille leiutasid vanad roomlased. Betooni laialdane kasutamine meie infrastruktuuriprojektides nõuab uue põlvkonna betoonmaterjalide väljatöötamist. Sellised materjalid on ökonoomsemad, keskkonnasäästlikumad ja pakuvad täiustatud funktsionaalsust. Need on metamaterjalide eesmärgid.

Saabub uus põlvkond isetundlikku metamaterjalist betooni

Meeskond on varem välja töötanud uusi materjale, eneseteadlikke metamaterjale, mis on nii sensorkandjad kui ka nanogeneraatorid, mis eeldatavasti muudavad multifunktsionaalsete materjalide rakendust, ja meeskond rakendab nüüd metamaterjale betoonile. See uurimus tutvustab metamaterjalide kasutamist betooni valmistamisel, võimaldades materjale spetsiaalselt nende otstarbeks kavandada. Selliseid omadusi nagu rabedus, kohanemisvõime ja vormitavus saab kogu materjali tootmisprotsessi jooksul peenhäälestada, võimaldades ehitajatel kasutada vähem materjali tugevust või pikaealisust kahjustamata.

"See ülesanne demonstreerib esialgset komposiit-metamaterjalist betooni, millel on ülimalt kokkusurutav ja energia kogumine. See kerge, mehaaniliselt häälestatav betoonsüsteem võib avada tee betooni kasutamiseks paljudes rakendustes, näiteks lennujaamades. Lööke neelavad konstrueeritud materjalid, mis aitavad aeglustada kontrollimatut lennukit või maavärina baasi isolatsioonisüsteeme." Lisaks võib toode toota elektrienergiat ja kuigi see ei tooda piisavalt elektrienergiat võrgu toiteks, piisab selle tekitatavast signaalist teeäärsete andurite toiteks. Elektrilisi signaale, mida metamaterjal betoon tekitab mehaanilise ergastuse korral, saab samuti kasutada betoonkonstruktsioonide või maavärinate kahjustuste jälgimiseks, vähendades samal ajal mõju hoonetele.

Metamaterjal koosneb tugevdatud abipolümeervõrest juhtivas tsemendimaatriksis. Teadlased moodustasid elektroodid juhtivast tsemendist, mida oli tugevdatud grafiidipulbriga, ja mehaaniline päästik tekitas kihtide vahel kontaktelektrifitseerimise. Iga kihi vaheline komposiitstruktuur põhjustab mehaanilisel käivitamisel kontakti elektrifitseerimise. Meeskond kasutas juhtiva liimi parandamiseks ja elektroodina toimimiseks ka grafiidipulbrit. Spekulatiivsed uuringud näitavad, et materjali saab tsüklilise koormuse korral pressida kuni 15%, mis annab 330 μW võimsust.

See ei tooda piisavalt energiat, et võrku saata. Sellegipoolest saab seda kasutada betoonkonstruktsioonide kahjustuste jälgimiseks, näiteks lööke neelavad konstruktsioonimaterjalid lennujaamades, et aidata aeglustada kontrollimatuid õhusõidukeid või maavärinatel põhinevaid isolatsioonisüsteeme.

Meeskond juhtis tähelepanu ka sellele, et selline betoonist nutikas struktuur võib isegi teedel olevaid laaste toita. Tulevikus saavad isejuhtivad sõidukid jätkata sõitu, kui GPS-signaal on liiga nõrk ja lidar ei tööta.

Füüsiliselt saab metamaterjali peenhäälestada vastavalt ehitusvajadustele, muutes selle paindlikkust, kuju ja rabedust ning testides saab seda kuni 15% kokku suruda, säilitades samal ajal selle konstruktsiooni terviklikkuse.

Allawi ütles, et see projekt pakub esimest komposiit-metamaterjalist betooni, millel on ülimalt kokkusurutav ja energia kogumine. "See kerge ja mehaaniliselt häälestatav betoonsüsteem võib avada ukse betooni kasutamiseks erinevates rakendustes." Väravad, näiteks lennujaamad, lööke neelavad konstrueeritud materjalid, mis aitavad aeglustada põgenenud õhusõidukeid või maavärina baasi isolatsioonisüsteeme.

Meeskond, kuhu kuuluvad New Mexico osariigi ülikooli, Georgia tehnoloogiainstituudi, Pekingi nanoenergia ja nanosüsteemide instituudi ja Pitti Swansoni tehnikakooli insenerid, usub, et mitmekülgsest betoonmaterjalist võib saada infrastruktuuri laialdaselt kasutatav komponent. Kuna see on "mastaapeeritav, kulutõhus ja suudab oma tegevust energia rohelise koristamisega ise ülal pidada".

Seda metamaterjali betooni kasutatakse ka Pennsylvania teedel Pittsburghi ülikooli IRISE liidu ja Pennsylvania transpordiministeeriumi (PennDOT) kaudu. See nutikas inseneritoode võib isegi kiirteedesse sisseehitatud kiipe kasutada, et aidata isejuhtivaid autosid.

Kuid uuringud näitavad vajadust suuremahuliste katsete ja täiendavate uuringute järele selle kohta, kuidas energiat koguvaid nanogeneraatorisse integreeritud materjale saab isoleerida keskkonnastressitegurite, nagu niiskus, niiske ilm ja temperatuurimuutused, eest.

Tarnija

TRUNNANO on betooni superplastifikaatori tarnija, mis on betoon ja sellega seotud tooted, millel on üle 12-aastane kogemus nanoehitiste energiasäästu ja nanotehnoloogia arendamise vallas. See aktsepteerib makseid krediitkaardi, T/T, West Unioni ja Paypali kaudu. Trunnano saadab kaubad ülemere klientidele FedExi, DHL-i, õhu- või meritsi. Kui otsite kvaliteetset vähendatud veesisaldusega ainet betoonis, võtke meiega julgelt ühendust ja saatke päring. (sales@cabr-concrete.com).

(Varsti tuleb uus materjal betoon)