اخترع مهندسون من كوريا الجنوبية مركبًا قائمًا على الأسمنت يمكن استخدامه في الخرسانة لإنشاء هياكل تولد وتخزن الكهرباء من خلال التعرض لمصادر الطاقة الميكانيكية الخارجية مثل خطوات الأقدام والرياح والأمطار والأمواج.
ويعتقد الباحثون أنه من خلال تحويل الهياكل إلى مصادر للطاقة، فإن الأسمنت سوف يحل مشكلة البيئة المبنية التي تستهلك 40% من طاقة العالم.
لا داعي لقلق مستخدمي المباني من التعرض لصعق كهربائي. فقد أظهرت الاختبارات أن نسبة 1% من ألياف الكربون الموصلة في خليط الأسمنت كانت كافية لمنح الأسمنت الخواص الكهربائية المطلوبة دون المساس بالأداء الهيكلي، وكان التيار المتولد أقل بكثير من الحد الأقصى المسموح به لجسم الإنسان.
قام باحثون في الهندسة الميكانيكية والمدنية من جامعة إنتشون الوطنية وجامعة كيونج هي وجامعة كوريا بتطوير مركب موصل قائم على الأسمنت (CBC) مع ألياف الكربون يمكنه أيضًا أن يعمل كمولد نانوي كهربائي احتكاكي (TENG)، وهو نوع من حصادات الطاقة الميكانيكية.
قاموا بتصميم هيكل بمقياس المختبر ومكثف قائم على CBC باستخدام المواد المطورة لاختبار قدرات حصاد الطاقة وتخزينها.
قال سونغ جونج لي، أستاذ في قسم الهندسة المدنية والبيئية بجامعة إنتشون الوطنية: "أردنا تطوير مادة طاقة هيكلية يمكن استخدامها لبناء هياكل طاقة صافية صفرية تستخدم وتنتج الكهرباء الخاصة بها".
وأضاف أنه "نظرًا لأن الأسمنت مادة بناء لا غنى عنها، فقد قررنا استخدامه مع حشوات موصلة كعنصر موصل أساسي لنظام CBC-TENG الخاص بنا".
ونشرت نتائج أبحاثهم هذا الشهر في مجلة Nano Energy.
وبالإضافة إلى تخزين الطاقة وحصادها، يمكن أيضًا استخدام هذه المادة لتصميم أنظمة استشعار ذاتية تراقب صحة البنية التحتية وتتنبأ بمدة الخدمة المتبقية للهياكل الخرسانية دون أي طاقة خارجية.
قال البروفيسور لي: "كان هدفنا الأسمى تطوير مواد تُحسّن حياة الناس ولا تحتاج إلى طاقة إضافية لإنقاذ الكوكب. ونتوقع أن تُستخدم نتائج هذه الدراسة لتوسيع نطاق استخدام CBC كمواد طاقة متكاملة في هياكل الطاقة الصفرية".
وفي معرض نشرها للبحث، علقت جامعة إنتشون الوطنية قائلة: "يبدو الأمر وكأنه بداية قوية لغد أكثر إشراقا وخضرة!"
مراجعة البناء العالمية
وقت النشر: ١٦ ديسمبر ٢٠٢١