بتنی سبز که از گرما برق تولید می‌کند
محققان طی پیشرفتی پیشگامانه که زیرساخت‌های شهری را متحول می‌کند، یک کامپوزیت سیمان-هیدروژل الهام گرفته از طبیعت تولید کردند که توانایی تولید و ذخیره برق را دارد و یک راه‌حل پایدار و کارآمد برای شهرهای آینده است.
Admin1
در چشم‌انداز همواره در حال تکامل مصالح ساختمانی، نوآوری پیشگامانه‌ای ظهور کرده است که می‌تواند نحوه تفکر معماران در مورد زیرساخت‌ها را بازتعریف کند. محققان با الهام از ساقه گیاهان، یک کامپوزیت سیمان-هیدروژل انقلابی تولید کرده‌اند که نه‌تنها یکپارچگی ساختاری را فراهم می‌کند، بلکه برق تولید و ذخیره می‌کند. این ماده دارای ضریب سیبک منفی ۴۰.۵ میلی‌ولت بر کلوین است که ۱۰ برابر بهتر از مواد ترموالکتریک مبتنی‌بر سیمان قبلی عمل می‌کند و قابل استفاده در زیرساخت‌های هوشمند ازجمله ساختمان‌ها و پل‌ها است. این ماده جدید نقشی محوری در توسعه شهرهای هوشمند ایفا می‌کند و رویکردی پایدارتر و کارآمدتر برای رشد شهری ارائه دهد.
آشکارسازی پتانسیل پنهان سیمان
سیمان مدت‌هاست که به‌دلیل قابلیت‌های ساختاری خود، به‌عنوان یک ماده اصلی در ساخت‌وساز شناخته می‌شود، با این حال اثر ترموالکتریک یونی که به آن امکان تولید برق می‌دهد، ویژگی کمتر شناخته‌شده آن است، چراکه ماتریس متراکم سیمان، حرکت یون‌ها و در نتیجه توانایی آن را در تولید خروجی الکتریکی قابل‌توجه محدود می‌کند.
محققان دانشگاه جنوب شرقی چین، با ایجاد یک ساختار چند لایه که بین لایه‌های سیمان سنتی و هیدروژل پلی وینیل الکل (PVA) متناوب است، این محدودیت را برطرف کردند. این طراحی نوآورانه مشکل تحرک یون‌ها را برطرف و امکان حرکت سریع‌تر یون‌های هیدروکسید را فراهم می‌کند، به این ترتیب خواص ترموالکتریک ماده را افزایش می‌دهد. نتیجه یک کامپوزیت سیمان-هیدروژل است که به‌طور قابل‌توجهی از مواد ترموالکتریک مبتنی‌بر سیمان قبلی بهتر عمل می‌کند.
این ماده جدید فراتر از توانایی تولید برق، قابلیت قابل‌توجه ذخیره‌سازی انرژی را نیز ارائه می‌دهد. معماری چندلایه آن نه‌تنها خواص مکانیکی آن را تقویت، بلکه قابلیت‌های ذخیره‌سازی انرژی داخلی را نیز فراهم می‌کند، بنابراین زیرساخت‌هایی همچون ساختمان‌ها، جاده‌ها و پل‌ها می‌توانند به‌طور بالقوه حسگرها و سیستم‌های ارتباطی بی‌سیم تعبیه‌شده در خود سازه‌ها را تغذیه کنند.
محققان معتقدند که ساختار بیومیمتیک و مکانیسم بی‌حرکتی انتخابی بین سطحی این کامپوزیت، راه را برای توسعه مواد ترموالکتریک یونی با کارایی بالا هموار می‌کند، بنابراین احتمال آن می‌رود که در آینده پیاده‌روها بدون نیاز به منابع انرژی خارجی، برق موردنیاز چراغ‌های خیابان‌ها یا پل‌ها را تأمین و سلامت سازه‌ها را کنترل کنند.
پیشگامی در آینده ساخت‌وساز
تولید بتن یکی از عوامل اصلی انتشار کربن جهانی است و معرفی جایگزین‌های سازگار با محیط زیست همچون کامپوزیت سیمان-هیدروژل می‌تواند به کاهش این تأثیر کمک کند. با بهره‌برداری از خواص منحصربه‌فرد این ماده نوآورانه، صنعت ساخت‌وساز می‌تواند به سمت شیوه‌های پایدارتر حرکت کند، ردپای زیست‌محیطی خود را کاهش و در عین حال عملکرد زیرساخت‌ها را افزایش دهد.
توسعه این ماده سیمان-هیدروژل، نقطه عطفی مهم در مسیر دستیابی به راه‌حل‌های ساخت‌وساز پایدارتر است. این ماده نه‌تنها نویدبخش بهبود بهره‌وری تولید و ذخیره‌سازی انرژی، بلکه با تلاش‌های جهانی برای کاهش انتشار کربن و ترویج رشد پایدار شهری نیز همسو است.
با ادامه تکامل شهرها در سراسر جهان، ادغام فناوری‌های هوشمند در زیرساخت‌ها به‌طور فزاینده‌ای اهمیت پیدا خواهد کرد و کامپوزیت سیمان-هیدروژل، راه‌حلی مناسب برای برآوردن این نیازها ارائه می‌دهد و پایه و اساسی برای شهرهای فردا فراهم می‌کند. این نوآوری آینده توسعه شهری را شکل خواهد داد و تحولی اساسی در صنعت ساخت‌وساز محسوب می‌شود.
