Ingenieurs uit Zuid-Korea hebben een op cement gebaseerd composiet uitgevonden dat in beton kan worden gebruikt om constructies te maken die elektriciteit opwekken en opslaan door blootstelling aan externe mechanische energiebronnen zoals voetstappen, wind, regen en golven.
Door constructies in energiebronnen te veranderen, zal het cement het probleem oplossen van de gebouwde omgeving die 40% van de energie in de wereld verbruikt, geloven zij.
Gebruikers van gebouwen hoeven zich geen zorgen te maken dat ze geëlektrocuteerd worden.Tests toonden aan dat een volume van 1% geleidende koolstofvezels in een cementmengsel voldoende was om het cement de gewenste elektrische eigenschappen te geven zonder de structurele prestaties in gevaar te brengen, en dat de gegenereerde stroom veel lager was dan het maximaal toegestane niveau voor het menselijk lichaam.
Onderzoekers in mechanische en civiele techniek van de Incheon National University, Kyung Hee University en Korea University ontwikkelden een op cement gebaseerd geleidend composiet (CBC) met koolstofvezels die ook kunnen fungeren als een tribo-elektrische nanogenerator (TENG), een soort mechanische energieoogster.
Ze ontwierpen een structuur op laboratoriumschaal en een op CBC gebaseerde condensator met behulp van het ontwikkelde materiaal om de mogelijkheden voor het oogsten en opslaan van energie te testen.
"We wilden een structureel energiemateriaal ontwikkelen dat kan worden gebruikt om energieneutrale structuren te bouwen die hun eigen elektriciteit gebruiken en produceren", zegt Seung-Jung Lee, professor aan de afdeling Civiele Techniek en Milieutechniek van de Incheon National University.
“Aangezien cement een onmisbaar bouwmateriaal is, hebben we besloten om het samen met geleidende vulstoffen te gebruiken als het geleidende kernelement voor ons CBC-TENG-systeem”, voegde hij eraan toe.
De resultaten van hun onderzoek zijn deze maand gepubliceerd in het tijdschrift Nano Energy.
Naast energieopslag en -oogst zou het materiaal ook kunnen worden gebruikt om zelfsensorende systemen te ontwerpen die de structurele gezondheid monitoren en de resterende levensduur van betonconstructies voorspellen zonder enige externe voeding.
“Ons uiteindelijke doel was om materialen te ontwikkelen die het leven van mensen beter maakten en geen extra energie nodig hadden om de planeet te redden.En we verwachten dat de bevindingen uit dit onderzoek kunnen worden gebruikt om de toepasbaarheid van CBC als alles-in-één energiemateriaal voor energieneutrale structuren uit te breiden”, aldus prof. Lee.
Bij het publiceren van het onderzoek grapte de Incheon National University: “Het lijkt een schokkende start van een mooiere en groenere toekomst!”
Mondiaal bouwoverzicht
Posttijd: 16 december 2021