Бетон из метаматериала закладывает основу для «умной» инфраструктуры с автономным питанием

Автор: Елена
28.03.2023, 18:32

Что общего между плотиной Гувера, Сиднейским оперным театром, Великой китайской стеной и Пантеоном? Все они являются ярчайшими примерами амбициозной бетонной структуры.

Однако, этот самый широко используемый строительный материал имеет невероятно большой углеродный след: на его энергоемкое производство приходится 8% глобальных выбросов. Это побуждает инженеров и ученых на поиски и разработку более экологичных композитных бетонных смесей.

А недавно инженеры из Университета Питтсбурга представили новый легкий, многофункциональный, интеллектуальный инфраструктурный продукт, который можно адаптировать для использования в различных конструкциях и даже генерировать собственный электрический заряд.

Метаматериал состоит из армированных ауксетических полимерных решеток внутри проводящей цементной матрицы. Проводящий цемент, усиленный графитовым порошком, образует электрод, а механический триггер может генерировать контактную электризацию между слоями. Материал может производить энергию, достаточную для мониторинга повреждений внутри бетонных конструкций, например, в случае землетрясения.

Физически сам метаматериал можно изменять гибкость, форму и хрупкость, и эксперименты показали, что он может сжиматься до 15% при сохранении своей структурной целостности. По мнению инженеров, эти легкие и механически настраиваемые бетонные системы потенциально могут быть использованы в таких приложениях, как амортизация взлетных полос в аэропортах или сейсмическая изоляция фундамента.

Команда, в которую входили инженеры из Университета Джона Хопкинса, Государственного университета Нью-Мексико, Технологического института Джорджии, Пекинского института наноэнергии и наносистем и Инженерной школы Суонсона Питта, считает, что многофункциональный бетонный материал может стать широко используемым компонентом в инфраструктуре. А в будущем этот интеллектуальный инженерный продукт может даже питать чипы, встроенные в автомагистрали и используемые для машин с автоматическим управлением.

Фотоматериал: newatlas.com