Ingenjörer från Sydkorea har uppfunnit en cementbaserad komposit som kan användas i betong för att göra strukturer som genererar och lagrar elektricitet genom exponering för externa mekaniska energikällor som fotsteg, vind, regn och vågor.
Genom att förvandla strukturer till kraftkällor kommer cementen att knäcka problemet med att den byggda miljön förbrukar 40 % av världens energi, tror de.
Byggnadsanvändare behöver inte oroa sig för att få elektricitet.Tester visade att en volym på 1 % av ledande kolfibrer i en cementblandning var tillräckligt för att ge cementen de önskade elektriska egenskaperna utan att kompromissa med strukturella prestanda, och strömmen som genererades var mycket lägre än den högsta tillåtna nivån för människokroppen.
Forskare inom mekanisk och anläggningsteknik från Incheon National University, Kyung Hee University och Korea University utvecklade en cementbaserad ledande komposit (CBC) med kolfibrer som också kan fungera som en triboelektrisk nanogenerator (TENG), en typ av mekanisk energiskördare.
De designade en struktur i labbskala och en CBC-baserad kondensator med hjälp av det utvecklade materialet för att testa dess energiskörd och lagringskapacitet.
"Vi ville utveckla ett strukturellt energimaterial som kan användas för att bygga strukturer med nettonollenergi som använder och producerar sin egen elektricitet", säger Seung-Jung Lee, professor vid Incheon National Universitys institution för civil- och miljöteknik.
"Eftersom cement är ett oumbärligt konstruktionsmaterial, bestämde vi oss för att använda det med ledande fyllmedel som det ledande kärnelementet för vårt CBC-TENG-system," tillade han.
Resultaten av deras forskning publicerades denna månad i tidskriften Nano Energy.
Förutom energilagring och skörd skulle materialet också kunna användas för att designa självavkännande system som övervakar strukturens hälsa och förutsäger återstående livslängd för betongkonstruktioner utan någon extern ström.
"Vårt slutmål var att utveckla material som gjorde människors liv bättre och som inte behövde någon extra energi för att rädda planeten.Och vi förväntar oss att resultaten från den här studien kan användas för att utöka användbarheten av CBC som ett allt-i-ett-energimaterial för strukturer med nettonollenergi, säger prof. Lee.
Incheon National University publicerade forskningen och sa: "Det verkar som en skakande start på en ljusare och grönare morgondag!"
Global Construction Review
Posttid: 16 december 2021