Инженеры из Южной Кореи изобрели композитный материал на цементной основе, который можно использовать в бетоне для создания конструкций, генерирующих и накапливающих электроэнергию под воздействием внешних источников механической энергии, таких как шаги, ветер, дождь и волны.
Они считают, что, превращая строительные конструкции в источники энергии, цемент решит проблему потребления 40% мировой энергии застроенной территорией.
Пользователям здания не нужно беспокоиться о поражении электрическим током. Испытания показали, что 1%-ного объема проводящих углеродных волокон в цементной смеси достаточно, чтобы придать цементу желаемые электрические свойства без ущерба для прочности конструкции, а генерируемый ток значительно ниже максимально допустимого уровня для человеческого организма.
Исследователи в области машиностроения и гражданского строительства из Национального университета Инчхона, Университета Кён Хи и Корейского университета разработали проводящий композит на цементной основе (CBC) с углеродными волокнами, который также может выступать в качестве трибоэлектрического наногенератора (TENG), типа устройства для сбора механической энергии.
Они разработали лабораторную конструкцию и конденсатор на основе CBC с использованием разработанного материала для проверки его возможностей по сбору и хранению энергии.
«Мы хотели разработать конструкционный энергосберегающий материал, который можно было бы использовать для строительства зданий с нулевым потреблением энергии, способных потреблять и производить собственную электроэнергию», — сказал Сын-Джун Ли, профессор кафедры гражданского строительства и охраны окружающей среды Инчхонского национального университета.
«Поскольку цемент является незаменимым строительным материалом, мы решили использовать его с проводящими наполнителями в качестве основного проводящего элемента для нашей системы CBC-TENG», — добавил он.
Результаты их исследования были опубликованы в этом месяце в журнале Nano Energy.
Помимо хранения и сбора энергии, этот материал также может быть использован для создания самодиагностирующихся систем, которые отслеживают состояние конструкции и прогнозируют оставшийся срок службы бетонных конструкций без внешнего источника питания.
«Наша конечная цель заключалась в разработке материалов, которые улучшали бы жизнь людей и не требовали бы дополнительных затрат энергии для спасения планеты. И мы ожидаем, что результаты этого исследования могут быть использованы для расширения области применения CBC в качестве универсального энергосберегающего материала для конструкций с нулевым потреблением энергии», — сказал профессор Ли.
В ходе презентации результатов исследования представители Инчхонского национального университета иронично заметили: «Похоже, это впечатляющее начало более светлого и экологичного будущего!»
Глобальный обзор строительства
Дата публикации: 16 декабря 2021 г.