Inżynierowie kilku ośrodków naukowych opracowali koncepcję rozwoju inteligentnych systemów infrastruktury cywilnej poprzez wprowadzenie do użycia betonu metamateriałowego. W ten sposób, możliwe będzie użycie lekkich oraz zdatnych do dostosowania betonów z takimi właściwościami, jak magazynowanie energii mechanicznej oraz nawet wytwarzanie z niej energii elektrycznej.
Beton znany jest od czasów starożytnych Rzymian: jest najczęściej stosowanym budulcem w historii. Do dzisiaj ma on ogromne znaczenie: jego powszechne użycie także dzisiaj implikuje potrzebę opracowania nowej generacji materiałów betonowych, które są bardziej ekonomiczne i zrównoważone środowiskowo, a jednocześnie oferują zaawansowane funkcje, które jedynie na pierwszy rzut oka mogą wydawać się "bajką". Wprowadzenie pojęcia betonu metamateriałowego, który może zrewolucjonizować to, w jaki sposób budujemy jakiekolwiek konstrukcje.
Wcześniej naukowcy z zespołu obejmującego ekspertów z: Johns Hopkins University, New Mexico State University, Georgia Institute of Technology, Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems oraz Pitt's Swanson School of Engineering tworzyli metamateriały oraz badali ich wykorzystanie w kontekście takich możliwości, jak stosowanie w nich inteligentnych implantów. W kontekście metamateriałowego betonu możliwe jest ustalenie takich atrybutów, jak: kruchość, elastyczność i kształtowalność - budowniczowie będą mogli w przyszłości wykorzystywać mniejsze ilości budulca bez utraty wytrzymałości, czy też długowieczności.
Taki beton może przekształcać energię mechaniczną w elektryczną: magazynowanie energii i przekształcanie jej w elektryczną najpewniej nie rozwiąże naszych problemów z niedoborem elektryczności, ale może zasilić inteligentne czujniki zainstalowane wewnątrz struktur. Pod wpływem różnych czynników, beton tego typu może "gromadzić" energię mechaniczną wynikającą z różnego rodzaju sił, a następnie przekształcić ją w elektryczność o parametrach wystarczających do zasilenia niewielkich sprzętów elektronicznych. Dodatkowo, daje to możliwość monitorowania uszkodzeń wewnątrz struktury lub nawet obliczeń związanych z ryzykiem powstania trzęsienia ziemi.
Metamateriałowy beton składa się ze wzmocnionych siatek polimerów auksetycznych osadzonych w przewodzącej matrycy cementowej. Przewodzący cement, wzbogacony o proszek grafitowy, służy jako elektroda w układzie warstw kontaktowych, które przy mechanicznym wzbudzeniu generują elektryczność. Badania eksperymentalne pokazują, że taki materiał jest w stanie skompresować się do 15% pod wpływem obciążenia przykładanego cyklicznie i wytwarza ok. 330 μW mocy.
Badania naukowców przybliżają nas do momentu, w którym beton przestanie być tylko prostym budulcem i wprowadzą go w pełni w przyszłość. Użycie inteligentnych czujników, które bazują na elektryczności wytwarzanej przez taki beton to także szansa dla rozwijających się miast. Infrastruktura cywilna będzie w niedalekiej przyszłości mocno bazować na wyrafinowanych technologiach łączności, a to będzie wymagało nowego podejścia również w budownictwie. Tego typu osiągnięcia naprawdę cieszą.
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
