ابتكر مهندسون من كوريا الجنوبية مركباً قائماً على الأسمنت يمكن استخدامه في الخرسانة لصنع هياكل تولد وتخزن الكهرباء من خلال التعرض لمصادر الطاقة الميكانيكية الخارجية مثل خطوات الأقدام والرياح والأمطار والأمواج.
ويعتقدون أن تحويل الهياكل إلى مصادر للطاقة سيساهم في حل مشكلة استهلاك البيئة المبنية 40% من طاقة العالم.
لا داعي للقلق بشأن التعرض للصعق الكهربائي لمستخدمي المبنى. فقد أظهرت الاختبارات أن إضافة 1% من ألياف الكربون الموصلة إلى خليط الأسمنت كافية لمنح الأسمنت الخصائص 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 كيونغ هي وجامعة كوريا بتطوير مركب موصل قائم على الأسمنت (CBC) مع ألياف الكربون يمكن أن يعمل أيضًا كمولد نانوي كهرضغطي (TENG)، وهو نوع من حصادات الطاقة الميكانيكية.
قاموا بتصميم هيكل على نطاق المختبر ومكثف قائم على مادة CBC باستخدام المادة المطورة لاختبار قدراتها على حصاد الطاقة وتخزينها.
"أردنا تطوير مادة طاقة هيكلية يمكن استخدامها لبناء هياكل طاقة صافية صفرية تستخدم وتنتج الكهرباء الخاصة بها"، كما قال سيونغ جونغ لي، وهو أستاذ في قسم الهندسة المدنية والبيئية بجامعة إنتشون الوطنية.
وأضاف: "بما أن الأسمنت مادة بناء لا غنى عنها، فقد قررنا استخدامه مع مواد مالئة موصلة كعنصر موصل أساسي لنظام CBC-TENG الخاص بنا".
نُشرت نتائج أبحاثهم هذا الشهر في مجلة "نانو إنرجي".
وبصرف النظر عن تخزين الطاقة وحصادها، يمكن أيضًا استخدام هذه المادة لتصميم أنظمة استشعار ذاتي تراقب السلامة الهيكلية وتتنبأ بالعمر التشغيلي المتبقي للهياكل الخرسانية دون أي طاقة خارجية.
"كان هدفنا النهائي هو تطوير مواد تُحسّن حياة الناس ولا تحتاج إلى أي طاقة إضافية لإنقاذ الكوكب. ونتوقع أن تُستخدم نتائج هذه الدراسة لتوسيع نطاق تطبيق مادة CBC كمادة طاقة شاملة للهياكل ذات الطاقة الصافية الصفرية"، هذا ما قاله البروفيسور لي.
عند نشر البحث، علقت جامعة إنتشون الوطنية قائلة: "يبدو الأمر وكأنه بداية قوية لمستقبل أكثر إشراقاً وخضرة!"
مراجعة البناء العالمية
تاريخ النشر: 16 ديسمبر 2021