يطور العلماء خرسانة فائقة المراقبة ذاتية لأنظمة البنية التحتية الذكية يقوم المهندسون في جامعة بيتسبرغ بإدخال الخرسانة إلى القرن الحادي والعشرين من خلال إعادة تصور تصميمها ، ولا تزال الخرسانة ، التي تعود جذورها إلى الإمبراطورية الرومانية ، المادة الأكثر استخدامًا في صناعة البناء.
تقدم دراسة جديدة مفهومًا لتطوير أنظمة البنية التحتية المدنية الذكية مع إدخال الخرسانة الفائقة ، ويقدم البحث مفهومًا لأنظمة الخرسانة خفيفة الوزن والقابلة للضبط ميكانيكيًا مع إمكانات متكاملة لتجميع الطاقة والاستشعار ، وفقًا لـ scitechdaily.
قال أمير علوي ، الأستاذ المساعد في الهندسة المدنية والبيئية ، وهو مؤلف في الدراسة: “لقد استخدم المجتمع الحديث الخرسانة في البناء منذ مئات السنين ، بعد إنشائها الأصلي من قبل الرومان القدماء ، والاستخدام المكثف للخرسانة في البناء. تشير مشاريع البنية التحتية الخاصة بنا إلى الحاجة إلى تطوير جيل تكون المواد الخرسانية الجديدة أكثر اقتصادا واستدامة بيئيًا ، مع توفير وظائف متقدمة ، ونعتقد أنه يمكننا تحقيق كل هذه الأهداف من خلال تقديم نموذج مواد خارق في تطوير مواد البناء “.
طور علوي وفريقه سابقًا مواد خارقة واعية للذات واستكشفوا استخدامها في تطبيقات مثل الغرسات الذكية. تقدم هذه الدراسة استخدام المواد الخارقة في إنشاء الخرسانة ، مما يجعل من الممكن تصميم المواد خصيصًا لغرضها. يمكن ضبط سمات مثل الهشاشة والمرونة وقابلية التشكيل بدقة في إنشاء المادة ، مما يسمح للبناة باستخدام مواد أقل دون التضحية بالقوة أو طول العمر.
قال علوي: “يقدم هذا المشروع أول خرسانة مركبة ذات قوة ضغط فائقة وقدرة حصاد للطاقة ، ويمكن لمثل هذه الأنظمة الخرسانية خفيفة الوزن والقابلة للضبط ميكانيكيًا أن تفتح بابًا للخرسانة لاستخدامها في تطبيقات مختلفة مثل المواد المصممة لامتصاص الصدمات في المطارات تساعد في إبطاء الطائرات الهاربة “. أو أنظمة عزل القاعدة الزلزالية “.
ليس هذا فقط ، ولكن المادة قادرة على توليد الكهرباء. في حين أنه لا يمكنه إنتاج ما يكفي من الكهرباء لإرسال الطاقة إلى الشبكة الكهربائية ، فإن الإشارة المولدة ستكون أكثر من كافية لتشغيل أجهزة الاستشعار على جانب الطريق ، حيث يمكن أيضًا استخدام الإشارات الكهربائية التي يتم إنشاؤها من خلال خرسانة المواد الخارقة تحت التحريض الميكانيكي لرصد الأضرار داخل الهيكل الخرساني أو لرصد الزلازل مع تقليل تأثيرها على المباني.
في النهاية ، قد تؤدي هذه البنى الذكية إلى شرائح طاقة مدمجة داخل الطرق لمساعدة السيارات ذاتية القيادة على التنقل على الطرق السريعة عندما تكون إشارات GPS ضعيفة جدًا أو لا يعمل نظام LIDAR.
تتكون المادة من شبكات البوليمر المقوى المدمجة في مصفوفة أسمنتية موصلة. الهيكل المركب يحث على كهربة التلامس بين الطبقات عند تشغيله ميكانيكيًا. يعمل الأسمنت الموصل ، المقوى بمسحوق الجرافيت ، كقطب كهربائي في النظام. ما يصل إلى 15٪ تحت التحميل ينتج الدوري 330 ميغاوات من الطاقة.
