Już Starożytni Rzymianie wykorzystali beton, więc najwyższy czas tchnąć w niego nowe (technologiczne) życie
Od lat naukowcy wpadają na pomysł zrewolucjonizowania podstawy budownictwa, czyli betonu. Aktualnie trwają dążenia do uczynienia z niego materiału o znacznie mniejszym wpływie na środowisko, ale też czegoś, co wręcz odmieni nowoczesne domy. Przykładowo naukowcy z University of Pittsburgh tchnęli w beton poziom zaawansowania, którego aż trudno oczekiwać po szarym twardym bloku związanego ze sobą cementu i kruszywa. Sprawili, że stał się wręcz “inteligentny” i może pełnić podstawę nowoczesnych budynków, infrastruktury oraz samych miast.
Czytaj też: Superszybka elektronika czeka tuż za rogiem. To zasługa nowego przełącznika
Naukowcy uczynili ze zwyczajnego betonu metamateriał, a więc specyficzny rodzaj materiału, który doczekał się właściwości niewystępujących w naturalnym świecie. Przyjęło się, że metamateriały mogą manipulować m.in. falami elektromagnetycznymi, drganiami mechanicznymi, falami dźwiękowymi, energią cieplną i innymi formami energii w sposób wykraczający poza możliwości konwencjonalnych materiałów. Innymi słowy, beton w formie metamateriału do klucz do uczynienia z nudnych murów budynku czegoś, co będzie można dosłownie “wpiąć” w program komputerowy i analizować na podstawie różnych parametrów.
Czytaj też: Jaka jest przyszłość fotowoltaiki? Matematyka dostarcza odpowiedzi
W publikacji na łamach Advanced Materials przeczytamy, że taki metamateriałowy beton mógłby zapewnić możliwość zmieniania jego elastyczności, kruchości oraz ogólnej kształtowalności, co ma umożliwić budowniczym wykorzystanie mniejszej ilości materiału bez poświęcania wytrzymałości lub długowieczności.
Masowe wykorzystanie betonu w naszych projektach infrastrukturalnych implikuje potrzebę opracowania nowej generacji materiałów betonowych, które są bardziej ekonomiczne i zrównoważone środowiskowo, a jednocześnie oferują zaawansowane funkcje. Takie lekkie i mechanicznie przestrajalne systemy betonowe mogą otworzyć drzwi do wykorzystania betonu w różnych zastosowaniach, takich jak materiały inżynierskie absorbujące wstrząsy na lotniskach lub sejsmiczne systemy izolacji podstawy – stwierdził Amir Alavi, autor badania.
Poza swoją “elastycznością” ten metamateriałowy beton jest też w stanie generować energię elektryczną, dzięki siatkom polimerowym, które osadzono w przewodzącej matrycy cementowej. Taka konstrukcja wywołuje elektryfikację kontaktową pomiędzy warstwami, co jest dodatkowo wzmacniane przez proszek grafitowy, który służy jako elektroda w systemie. W toku badań wykazano, że ten beton może ulec kompresji do 15% pod wpływem ciśnienia i wytworzyć 330 μW mocy, co oznacza powstanie pierwszego materiału kompozytowego, który posiada właściwości ściśliwości i możliwości zbierania energii.
Czytaj też: Spektakularne zjawisko uchwycone na nagraniu. Tornado na Słońcu robi niesamowite wrażenie
Jak z kolei można wykorzystać taką (niewielką) ilość energii z betonowej infrastruktury? Odpowiedź jest prozaiczna – do zasilania niewymagających wiele energii czujników przydrożnych, które mogłyby monitorować np. jakość powietrza lub służyć jako czujniki wykrywania ciemności, aby aktywować lampy uliczne. Najważniejsze jest jednak to, że sygnały elektryczne generowane przez metamateriał betonowy pod wpływem obciążeń mechanicznych mogą być również wykorzystane do monitorowania uszkodzeń wewnętrznych struktury betonowej lub do monitorowania trzęsień ziemi. Tak oto zwykły szary blok może stać się czymś, co stworzy podstawę dla nowoczesnego budownictwa i “może” jest tutaj słowem kluczowym, bo nic nie wiadomo aktualnie o wprowadzeniu takiego metabetonu do użytku.
