经济环保又能发电，新一代自我传感超材料混凝土登场
本帖最后由 darthracer 于 2023-4-5 13:02 编辑新一代的混凝土会不会有更强大的功能？除了更坚固、更环保，还有更“特别”的优势才能拉大差异，现在美国科学家研发出可以导电，能植入智能设备的下一代混凝土。
美国匹兹堡大学土木与环境工程助理教Amir Alavi表示，现代基础设施大量使用混凝土，代表急需开发新一代的材料，且不仅要让材料更有成本效益、更环保，还需要有更先进的功能，而团队相信能通过将超材料（metamaterial）引入到建筑材料，实现此目标。
该团队先前已经开发出新型材料自我感知超材料（self-aware metamaterials），其身兼传感介质又是纳米发电机，有望改变多功能材料应用，而团队现在把超材料应用在混凝土中。
团队指出，材料可以根据不同用途特别设计，材料制造过程中都可以微调脆性、柔韧性和可塑性等属性，因此建商能够在不牺牲混凝土强度或寿命的情况下，使用更少的材料。Alavi表示，计划已经展示第一种具有超强压缩性和能量收集能力的复合超材料混凝土，这种轻质且机械可调的混凝土系统，能应用在各种情景，好比机场的减震、防撞工程材料。
不仅如此，这种材料还能发电，虽说发电量不足以向电网供电，但信号足以为路边传感器供电。超材料混凝土在机械触发下自行产生的信号，也可用于监测混凝土结构内部的损坏或监测地震，同时减少地震对建筑物的影响。
超材料由嵌入导电水泥基质中的增强拉胀（reinforced auxetic polymer）聚合物晶格组成，只要机械触发，每层之间的复合结构就会引起接触带电。团队也用石墨粉增强导电胶并当作电极，实验研究显示，材料在循环载荷下最多可压缩15%，并产生330 μW功率。
团队也指出，这种混凝土智能结构甚至可以为道路中的芯片供电，未来自动驾驶车辆在GPS信号太弱、激光雷达没有运行的时候，还能继续行驶。
未来这个超材料混凝土也会通过匹兹堡大学IRISE联盟与宾夕法尼亚交通部（PennDOT），应用在宾夕法尼亚的道路上。
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