Ingenieurs uit Zuid-Korea hebben een composiet op basis van cement ontwikkeld dat kan worden gebruikt in beton om constructies te maken die elektriciteit opwekken en opslaan door blootstelling aan externe mechanische energiebronnen zoals voetstappen, wind, regen en golven.
Zij zijn ervan overtuigd dat het cement, door constructies om te zetten in energiebronnen, het probleem zal oplossen dat de gebouwde omgeving 40% van de wereldwijde energie verbruikt.
Gebruikers van gebouwen hoeven zich geen zorgen te maken over elektrocutie. Tests toonden aan dat 1% geleidende koolstofvezels in een cementmengsel voldoende was om het cement de gewenste elektrische eigenschappen te geven zonder de structurele prestaties in gevaar te brengen, en de gegenereerde stroom was veel lager dan de maximaal toegestane hoeveelheid voor het menselijk lichaam.
Onderzoekers in de werktuigbouwkunde en civiele techniek van de Incheon National University, de Kyung Hee University en de Korea University hebben een geleidend composiet (CBC) op basis van cement ontwikkeld met koolstofvezels dat ook kan fungeren als een tribo-elektrische nanogenerator (TENG), een type mechanische energieoogster.
Ze ontwierpen een structuur op laboratoriumschaal en een op CBC gebaseerde condensator met behulp van het ontwikkelde materiaal om de energieopwekking en -opslagcapaciteiten ervan te testen.
"We wilden een structureel energiemateriaal ontwikkelen dat gebruikt kan worden om energieneutrale gebouwen te bouwen die hun eigen elektriciteit gebruiken en opwekken", aldus Seung-Jung Lee, hoogleraar aan de afdeling Civiele Techniek en Milieutechniek van de Nationale Universiteit van Incheon.
"Omdat cement een onmisbaar bouwmateriaal is, hebben we besloten om het te gebruiken met geleidende vulstoffen als het belangrijkste geleidende element voor ons CBC-TENG-systeem", voegde hij eraan toe.
De resultaten van hun onderzoek zijn deze maand gepubliceerd in het tijdschrift Nano Energy.
Naast energieopslag en -winning kan het materiaal ook worden gebruikt om zelfvoelende systemen te ontwerpen die de gezondheid van de constructie bewaken en de resterende levensduur van betonconstructies voorspellen zonder externe stroomvoorziening.
"Ons uiteindelijke doel was om materialen te ontwikkelen die het leven van mensen beter zouden maken en die geen extra energie nodig hadden om de planeet te redden. En we verwachten dat de bevindingen van deze studie kunnen worden gebruikt om de toepasbaarheid van CBC als alles-in-één energiemateriaal voor energieneutrale gebouwen uit te breiden", aldus prof. Lee.
Bij de bekendmaking van het onderzoek grapte de Incheon National University: "Het lijkt een schokkende start van een mooiere en groenere toekomst!"
Wereldwijde bouwbeoordeling
Plaatsingstijd: 16-12-2021