混凝土是最常用的建筑材料,可以追溯到罗马帝国。然而,工程师的匹兹堡大学正试图重新设计的21吗圣世纪。
概念艺术作品描绘新材料混凝土在公路上使用。图片来源:通过Midjourney Amir Alavi
新的研究介绍了超材料混凝土发展的智能民用基础设施系统。轻量级的工程师引入一个新概念,mechanically-tunable混凝土系统与合并能量收集和传感功能。
纸,“多功能Nanogenerator-Integrated超材料混凝土系统智能民用基础设施、“轻量级和mechanically-tunable混凝土系统提出了一种新的概念,综合能源收获和传感功能。
现代社会一直在使用混凝土建筑数百年来,古罗马人的独创。大规模使用的混凝土基础设施项目意味着需要开发新一代混凝土材料更经济和环境可持续,还提供先进的功能。我们相信,我们可以实现所有这些目标的超材料范式引入到建筑材料的发展。
阿米尔Alavi,学习相应的作者和助理教授,土木与环境工程,匹兹堡大学
Alavi和他的同事们曾有自知之明的超材料和调查等应用程序使用聪明的植入物。利用超材料的具体介绍了研究允许材料是专门为其设计的目的。
脆性、灵活性和随模成形性都可以调整材料的发展期间,允许制造商使用更少的材料没有任何力量或寿命。
这个项目提出了第一个混凝土复合材料与超压缩和能量收集能力。这样的轻量级和混凝土机械可调系统可以打开一扇门等各种应用程序使用混凝土减震工程材料有助于减缓失控的飞机机场或地震基础隔震系统。
阿米尔Alavi,学习相应的作者和助理教授,土木与环境工程,匹兹堡大学
不仅如此,但材料可以发电。虽然不能产生足够的电力网格,生成的信号足够力量路边传感器。在机械作用下,混凝土材料产生的电信号也可以用来跟踪损伤混凝土结构内部或评估地震同时降低它们对建筑物的影响。
这些智能结构最终功率芯片集成在道路帮助无人驾驶汽车在高速公路上,当GPS导航信号太弱或激光雷达不运转。
的物质是由钢筋增大的聚合物导电水泥的晶格嵌在一个矩阵。当触发机械,各层之间的复合结构刺激摩擦生电。
导电水泥,改善了石墨粉,继续作为系统的电极。实验表明,材料确实可以压缩到15%循环载荷作用下而生产330μW权力。
通过IRISE财团在皮特,调查人员在宾夕法尼亚州交通部(PennDOT)合作推进这个超材料混凝土宾夕法尼亚道路上使用。
这项研究包括来自新墨西哥州立大学的研究人员,约翰霍普金斯大学,佐治亚理工学院,北京Nanoenergy和纳米系统研究所和皮特Swanson工程学院的。
期刊引用:
擅长,K。等。(2023)。多功能王中林教授综合材料混凝土系统智能民用基础设施。先进材料。doi.org/10.1002/adma.202211027。
来源:https://www.pitt.edu/