Marie Rousseau
Le béton est le matériau le additionally utilisé dans l’industrie de la development et remonte à l’Empire romain. Les ingénieurs de l’Université de Pittsburgh réinventent maintenant sa conception pour le 21e siècle.
De nouvelles recherches introduisent le béton métamatériel pour le développement de systèmes d’infrastructure civile intelligents. L’article, “Systèmes de béton métamatériaux intégrés à un nanogénérateur multifonctionnel pour une infrastructure civile intelligente”, présente un nouveau principle de systèmes de béton légers et réglables mécaniquement qui intègrent des fonctionnalités de récupération et de détection d’énergie.
“La société moderne utilise le béton dans la development depuis des centaines d’années, après sa création originale par les anciens Romains”, a déclaré Amir Alavi, professeur adjoint de génie civil et environnemental à Pitt, qui est l’auteur correspondant de l’étude. “L’utilisation enormous du béton dans nos projets d’infrastructure implique la nécessité de développer une nouvelle génération de matériaux en béton in addition économiques et additionally durables sur le strategy environnemental, tout en offrant des fonctionnalités avancées. Nous pensons que nous pouvons atteindre tous ces objectifs en introduisant un paradigme de métamatériau dans le développement de matériaux de development.”
Alavi et son équipe ont déjà développé des métamatériaux vehicle-conscients et exploré leur utilisation dans des programs telles que les implants intelligents. Cette étude introduit l’utilisation de métamatériaux dans la création de béton, permettant au matériau d’être spécifiquement conçu pour son usage. Des attributs tels que la fragilité, la flexibilité et la capacité de mise en forme peuvent être affinés lors de la création du matériau, permettant aux constructeurs d’utiliser moins de matériau sans sacrifier la résistance ou la longévité.
“Ce projet présente le leading béton métamatériau composite avec une tremendous compressibilité et une capacité de récupération d’énergie”, a déclaré Alavi. “De tels systèmes de béton légers et mécaniquement réglables peuvent ouvrir la porte à l’utilisation du béton dans diverses purposes telles que les matériaux d’ingénierie absorbant les chocs dans les aéroports pour aider à ralentir les avions en fuite ou les systèmes d’isolation de base sismique.”
Non seulement cela, mais le matériau est capable de générer de l’électricité. Bien qu’il ne puisse pas produire suffisamment d’électricité pour alimenter le réseau électrique, le sign généré sera plus que suffisant pour alimenter les capteurs en bordure de route. Les signaux électriques car-générés par le béton métamatériau sous excitations mécaniques peuvent également être utilisés pour surveiller les dommages à l’intérieur de la construction en béton ou pour surveiller les tremblements de terre tout en réduisant leur impact sur les bâtiments.
À terme, ces constructions intelligentes pourraient même alimenter des puces intégrées à l’intérieur des routes pour aider les voitures autonomes à naviguer sur les autoroutes lorsque les signaux GPS sont trop faibles ou que le LIDAR ne fonctionne pas.
Le matériau est composé de réseaux de polymères auxétiques renforcés intégrés dans une matrice de ciment conducteur. La structure composite induit une électrification de get hold of entre les couches lorsqu’elle est déclenchée mécaniquement. Le ciment conducteur, qui est renforcé avec de la poudre de graphite, sert d’électrode dans le système. Des études expérimentales montrent que le matériau peut se comprimer jusqu’à 15 % sous une demand cyclique et produire 330 μW de puissance.
L’équipe de recherche s’associe au ministère des Transports de Pennsylvanie (PennDOT) par l’intermédiaire du consortium IRISE à Pitt pour développer ce béton métamatériel à utiliser sur les routes de Pennsylvanie.
