Thư viện Nguồn Tin KH&CN Tài nguyên là trí thức
Bài viết liên quan
Những vật liệu xây dựng được sử dụng rộng rãi nhất của chúng tôi cũng có lượng khí thải carbon đáng kinh ngạc, với việc sản xuất sử dụng nhiều năng lượng chiếm 8% lượng khí thải toàn cầu. Điều này đã khiến các bộ óc kỹ thuật chuyển sang sử dụng các vật liệu xây dựng khác như lanh và các hỗn hợp khác nhau để tạo ra bê tông composite xanh hơn.
Mô phỏng sử dụng vật liệu bê tông thông minh trên đường cao tốc. Ảnh: Amir Alavi
Giờ đây, các kỹ sư từ Đại học Pittsburgh (Pitt) đặt mục tiêu đưa nó lên tầm tương lai với sản phẩm cơ sở hạ tầng thông minh nhẹ, đa chức năng, có khả năng thích ứng cao, có thể điều chỉnh cho phù hợp với các công trình khác nhau và thậm chí tự tạo ra điện tích.
Amir Alavi, trợ lý giáo sư kỹ thuật dân dụng và môi trường tại Pitt, tác giả tương ứng của nghiên cứu cho biết: “Xã hội hiện đại đã sử dụng bê tông trong xây dựng hàng trăm năm, sau sự sáng tạo ban đầu của người La Mã cổ đại. “Việc sử dụng rộng rãi bê tông trong các dự án cơ sở hạ tầng của chúng tôi ngụ ý nhu cầu phát triển một thế hệ vật liệu bê tông mới tiết kiệm hơn và bền vững với môi trường hơn nhưng vẫn cung cấp các chức năng tiên tiến. Chúng tôi tin rằng chúng tôi có thể đạt được tất cả các mục tiêu này bằng cách đưa mô hình siêu vật liệu vào quá trình phát triển vật liệu xây dựng.”
Siêu vật liệu này được tạo thành từ các mạng polyme auxetic được gia cố trong một ma trận xi măng dẫn điện. Xi măng dẫn điện, được tăng cường bằng bột than chì, tạo thành điện cực và bộ kích hoạt cơ học có thể tạo ra điện khí hóa tiếp xúc giữa các lớp. Nó không thể tạo ra đủ năng lượng để đưa vào lưới điện, nhưng nó có khả năng được sử dụng để giám sát thiệt hại bên trong các cấu trúc bê tông – ví dụ như trong trường hợp động đất.
Về mặt vật lý, bản thân siêu vật liệu có thể được tinh chỉnh để phù hợp với nhu cầu của công trình, tăng tính linh hoạt, hình dạng và độ giòn của nó, đồng thời trong các thử nghiệm có thể nén tới 15% trong khi vẫn duy trì tính toàn vẹn cấu trúc của nó.
Alavi cho biết: “Dự án này giới thiệu loại bê tông siêu vật liệu tổng hợp đầu tiên có khả năng siêu nén và thu năng lượng. “Các hệ thống bê tông nhẹ và có thể điều chỉnh cơ học như vậy có thể mở ra cơ hội sử dụng bê tông trong các ứng dụng khác nhau như vật liệu kỹ thuật hấp thụ sốc tại các sân bay để giúp máy bay chạy chậm lại hoặc hệ thống cách ly cơ sở địa chấn.”
Nhóm nghiên cứu, bao gồm các kỹ sư từ Đại học Johns Hopkins, Đại học bang New Mexico, Viện Công nghệ Georgia, Viện Năng lượng nano và Hệ thống nano Bắc Kinh, và Trường Kỹ thuật Swanson của Pitt, tin rằng vật liệu bê tông đa chức năng có thể trở thành một thành phần được sử dụng rộng rãi trong cơ sở hạ tầng, vì nó “có thể mở rộng, tiết kiệm chi phí và có thể tự duy trì hoạt động của mình thông qua năng lượng khai thác xanh.”
Nhóm nghiên cứu hy vọng loại bê tông đa năng mới có thể được sử dụng rộng rãi trong cơ sở hạ tầng. Vật liệu thông minh này thậm chí có thể cung cấp điện cho chip gắn trong đường cao tốc để hỗ trợ xe tự lái. Tuy nhiên, trong tương lai gần, các nhà khoa học sẽ cần thử nghiệm trên quy mô lớn và tìm hiểu làm thế nào để ngăn cách vật liệu với áp lực môi trường như độ ẩm, thời tiết ướt át và biến động nhiệt độ.
PV (Theo New Atlas)
