Xây dựng toàn cầu

Siêu vật liệu bê tông cho hạ tầng thông minh

Siêu vật liệu bê tông cho hạ tầng thông minh

Đức Tú (T/H) Đức Tú (T/H) - 07:01, 27/03/2023

Tạp chí Xây dựng - Bộ xây dựngĐập Hoover, Nhà hát Opera Sydney, Vạn Lý Trường Thành và đền Pantheon đều là những ví dụ về công trình xây dựng bằng bê tông đầy tham vọng và đáng kinh ngạc.

Nhưng vật liệu xây dựng (VLXD) được sử dụng rộng rãi nhất của con người cũng có lượng khí thải CO2 đáng kinh ngạc, với việc sản xuất sử dụng nhiều năng lượng chiếm 8% lượng khí thải toàn cầu. Thay vào đó, điều này đã khiến các bộ óc kỹ thuật chuyển sang sử dụng các vật liệu khác nhau để tạo ra bê tông composite xanh hơn.

Các kỹ sư từ Đại học Pittsburgh đặt mục tiêu đưa bê tông lên tầm tương lai, với sản phẩm cơ sở hạ tầng thông minh nhẹ, đa chức năng, có khả năng thích ứng cao, có thể điều chỉnh cho phù hợp với các công trình khác nhau và thậm chí tự tạo ra điện.

Nhóm nghiên cứu cho biết: “Xã hội hiện đại đã sử dụng bê tông trong xây dựng hàng trăm năm, sau khi được người La Mã cổ đại tạo ra. Việc bê tông được sử dụng rộng rãi trong các dự án xây dựng công trình, cơ sở hạ tầng, do đó việc phát triển một thế hệ vật liệu bê tông mới tiết kiệm hơn và bền vững với môi trường hơn nhưng vẫn cung cấp các chức năng tiên tiến là việc làm cần thiết. Công nghệ vật liệu cần đạt được tất cả các mục tiêu này bằng cách đưa mô hình siêu vật liệu vào quá trình phát triển VLXD”.

Chips embedded in the metamaterial may even help driverless cars stay on the road one day
Ảnh minh họa. Nguồn: Internet

Siêu vật liệu này được tạo thành từ các mạng polyme auxetic được gia cố trong một ma trận xi măng dẫn điện. Xi măng dẫn điện được tăng cường bằng bột than chì và bộ kích hoạt cơ học có thể tạo ra điện khí hóa tiếp xúc giữa các lớp. Loại vật liệu này không thể tạo ra đủ năng lượng để đưa vào lưới điện, nhưng nó có khả năng được sử dụng để giám sát thiệt hại bên trong các cấu trúc bê tông – ví dụ như trong trường hợp động đất.

Về mặt vật lý, bản thân siêu vật liệu có thể được tinh chỉnh để phù hợp với nhu cầu của công trình, tăng tính linh hoạt, hình dạng và độ giòn, đồng thời trong các thử nghiệm có thể nén tới 15% trong khi vẫn duy trì tính toàn vẹn cấu trúc của nó.

Nhóm nghiên cứu cho biết: “Dự án này giới thiệu loại siêu vật liệu bê tông tổng hợp đầu tiên có khả năng siêu nén và hấp thu năng lượng. Các hệ thống bê tông nhẹ và có thể điều chỉnh cơ học như vậy có thể mở ra cơ hội sử dụng bê tông trong các ứng dụng khác nhau như vật liệu kỹ thuật hấp thụ chấn động tại các sân bay để giúp máy bay chạy chậm lại hoặc hệ thống cách ly cơ sở địa chấn”.

Nhóm nghiên cứu, bao gồm các kỹ sư từ nhiều trường đại học và viện nghiên cứu tin rằng siêu vật liệu bê tông này có thể trở thành một thành phần được sử dụng rộng rãi trong cơ sở hạ tầng, vì nó “có thể mở rộng, tiết kiệm chi phí và có thể tự duy trì hoạt động của mình thông qua năng lượng khai thác xanh”.

Và cuối cùng sản phẩm kỹ thuật thông minh này thậm chí có thể cung cấp năng lượng cho các con chip được nhúng trong đường cao tốc để hỗ trợ ô tô tự lái.

Tuy nhiên, trước mắt, loại vật liệu này cần được thử nghiệm quy mô lớn và nghiên cứu sâu hơn với các tác nhân môi trường như độ ẩm, thời tiết ẩm ướt và sự thay đổi nhiệt độ.

Ý kiến của bạn