Ingenjörer från Sydkorea har uppfunnit en cementbaserad komposit som kan användas i betong för att skapa strukturer som genererar och lagrar elektricitet genom exponering för externa mekaniska energikällor som fotspår, vind, regn och vågor.
Genom att förvandla strukturer till kraftkällor kommer cementet att knäcka problemet med den byggda miljön som konsumerar 40% av världens energi, tror de.
Att bygga användare behöver inte oroa sig för att bli elektrokuterade. Tester visade att en 1% volym av ledande kolfibrer i en cementblandning var tillräckligt för att ge cementen de önskade elektriska egenskaperna utan att kompromissa med strukturell prestanda, och den nuvarande genererade var mycket lägre än den maximala tillåtna nivån för människokroppen.
Forskare inom mekanisk och civilingenjör från Incheon National University, Kyung Hee University och Korea University utvecklade en cementbaserad ledande komposit (CBC) med kolfibrer som också kan fungera som en triboelektrisk nanogenerator (TENG), en typ av mekanisk energicesvester.
De designade en laboratorieskala struktur och en CBC-baserad kondensator med det utvecklade materialet för att testa sin energikörning och lagringsfunktioner.
"Vi ville utveckla ett strukturellt energimaterial som kan användas för att bygga nät-noll energitrukturer som använder och producerar sin egen el," säger Seung-Jung Lee, professor vid Incheon National University's Department of Civil and Environmental Engineering.
"Eftersom cement är ett oumbärligt konstruktionsmaterial, beslutade vi att använda det med ledande fyllmedel som det kärnledande elementet för vårt CBC-TENG-system," tillade han.
Resultaten av deras forskning publicerades denna månad i tidskriften Nano Energy.
Bortsett från energilagring och skörd kan materialet också användas för att utforma självavkännande system som övervakar strukturell hälsa och förutsäger den återstående livslängden för konkreta strukturer utan någon extern kraft.
”Vårt ultimata mål var att utveckla material som gjorde människors liv bättre och inte behövde någon extra energi för att rädda planeten. Och vi förväntar oss att resultaten från denna studie kan användas för att utöka tillämpningen av CBC som ett allt-i-ett-energimaterial för energistrukturer i nät-noll, ”sa professor Lee.
Incheon National University publicerade Incheon National University: "Verkar som en skakande start på en ljusare och grönare imorgon!"
Global Construction Review
Posttid: december-16-2021