Ingenieure aus Südkorea haben einen Verbundwerkstoff auf Zementbasis erfunden, der in Beton verwendet werden kann, um Strukturen herzustellen, die Strom erzeugen und speichern, indem sie externen mechanischen Energiequellen wie Schritten, Wind, Regen und Wellen ausgesetzt werden.
Sie gehen davon aus, dass der Zement durch die Umwandlung von Bauwerken in Energiequellen das Problem lösen wird, dass die bebaute Umwelt 40 % der weltweiten Energie verbraucht.
Gebäudenutzer müssen sich keine Sorgen über einen Stromschlag machen.Tests zeigten, dass ein Volumenanteil von 1 % an leitfähigen Kohlenstofffasern in einer Zementmischung ausreichte, um dem Zement die gewünschten elektrischen Eigenschaften zu verleihen, ohne die strukturelle Leistung zu beeinträchtigen, und dass der erzeugte Strom weit unter dem für den menschlichen Körper maximal zulässigen Wert lag.
Forscher im Maschinen- und Bauingenieurwesen der Incheon National University, der Kyung Hee University und der Korea University haben einen zementbasierten leitfähigen Verbundwerkstoff (CBC) mit Kohlenstofffasern entwickelt, der auch als triboelektrischer Nanogenerator (TENG) fungieren kann, eine Art mechanische Energieernte.
Sie entwarfen eine Struktur im Labormaßstab und einen CBC-basierten Kondensator unter Verwendung des entwickelten Materials, um dessen Energiegewinnungs- und Speicherfähigkeiten zu testen.
„Wir wollten ein strukturelles Energiematerial entwickeln, das zum Bau von Netto-Nullenergie-Strukturen verwendet werden kann, die ihren eigenen Strom nutzen und produzieren“, sagte Seung-Jung Lee, Professor an der Abteilung für Bau- und Umweltingenieurwesen der Incheon National University.
„Da Zement ein unverzichtbarer Baustoff ist, haben wir uns entschieden, ihn mit leitfähigen Füllstoffen als leitfähiges Kernelement für unser CBC-TENG-System zu verwenden“, fügte er hinzu.
Die Ergebnisse ihrer Forschung wurden diesen Monat in der Zeitschrift Nano Energy veröffentlicht.
Abgesehen von der Energiespeicherung und -gewinnung könnte das Material auch zur Entwicklung selbsterkennender Systeme verwendet werden, die den strukturellen Zustand überwachen und die verbleibende Lebensdauer von Betonkonstruktionen ohne externe Energie vorhersagen.
„Unser oberstes Ziel war es, Materialien zu entwickeln, die das Leben der Menschen verbessern und keine zusätzliche Energie benötigen, um den Planeten zu retten.Und wir gehen davon aus, dass die Ergebnisse dieser Studie dazu genutzt werden können, die Anwendbarkeit von CBC als All-in-one-Energiematerial für Netto-Null-Energiestrukturen zu erweitern“, sagte Prof. Lee.
Bei der Veröffentlichung der Forschung witzelte die Incheon National University: „Scheint wie ein schockierender Start in eine hellere und grünere Zukunft!“
Global Construction Review
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 16. Dezember 2021