Δημοφιλείς Αναρτήσεις

Επιλογή Συντάκτη - 2019

Το αγώγιμο σκυρόδεμα θα μπορούσε να κρατήσει τους δρόμους ασφαλέστερους το χειμώνα

Anonim

Μια πλάκα 200 τετραγωνικών ποδιών φαινομενικά συνηθισμένου σκυροδέματος κάθεται λίγο έξω από το Ινστιτούτο Peter Kiewit καθώς οι νιφάδες χιονιού αρχίζουν να αλεξίπτωτα προς την Ομάχα σε ένα δροσερό απόγευμα στα τέλη Δεκεμβρίου.

διαφήμιση


Το χιόνι συσσωρεύεται στο γρασίδι που περιβάλλει τη πλάκα και αρχικά προσκολλάται στο σκυρόδεμα. Όμως, καθώς περνούν τα λεπτά και το χιόνι αρχίζει να λιώνει μόνο από την επιφάνεια του, η πλάκα αποκαλύπτει το μυστικό του: όπως τα ξυράφια, οι σόμπες και οι κιθάρες μπροστά του, αυτό το τσιμέντο έχει γίνει ηλεκτρικό.

Ο σχεδιαστής του, UNL καθηγητής πολιτικού μηχανικού Chris Tuan, πρόσθεσε ένα τσίμπημα των χαλύβδινων ροκανιδιών και μια παύλα των σωματιδίων άνθρακα σε μια συνταγή που έχει κυριολεκτικά τεθεί σε σκυρόδεμα εδώ και αιώνες. Αν και τα πιο πρόσφατα συστατικά αποτελούν μόλις το 20% του κατά τα άλλα τυποποιημένου μίγματος σκυροδέματος του Tuan, πραγματοποιούν αρκετή ηλεκτρική ενέργεια για να λιώσουν τον πάγο και το χιόνι στις χειρότερες χειμωνιάτικες καταιγίδες, ενώ παραμένουν ασφαλείς στην αφή.

Η ερευνητική ομάδα του Tuan αποδεικνύει την απόδοση απόσβεσης του σκυροδέματος στην Ομοσπονδιακή Διοίκηση Αεροπορίας κατά τη διάρκεια μιας δοκιμαστικής φάσης που θα διαρκέσει μέχρι τον Μάρτιο του 2016. Εάν η FAA ικανοποιηθεί με τα αποτελέσματα, ο Tuan ανέφερε ότι η διοίκηση θα εξετάσει την κλιμάκωση των δοκιμών ενσωματώνοντας την τεχνολογία την άσφαλτο ενός σημαντικού αεροδρομίου των ΗΠΑ.

"Προς έκπληξή μου, δεν θέλουν να το χρησιμοποιήσουν για τους διαδρόμους", δήλωσε ο Tuan. "Αυτό που χρειάζονται είναι η άσφαλτος γύρω από τις περιφραγμένες περιοχές, επειδή έχουν τόσα πολλά καροτσάκια για την εκφόρτωση - υπηρεσία αποσκευών, υπηρεσία φαγητού, σκουπίδια, υπηρεσία καυσίμων - που όλοι πρέπει να μπουν σε αυτές τις περιοχές.

"Είπαν ότι εάν μπορούμε να θερμάνουμε αυτό το είδος ασφάλτου, τότε θα υπάρξουν (πολύ λιγότερες) καθυστερήσεις που σχετίζονται με τις καιρικές συνθήκες. Είμαστε πολύ αισιόδοξοι".

Μια μοναδική γέφυρα που κατοικεί περίπου 15 μίλια νότια του Λίνκολν έχει δώσει στον Τουάν λόγο για να αισθάνονται σίγουροι. Το 2002, ο Tuan και το Τμήμα Δρόμων της Νεμπράσκα πραγματοποίησαν τη γέφυρα Roca Spur των 150 ποδών, η πρώτη στον κόσμο που ενσωματώνει αγώγιμο σκυρόδεμα. Ένθετο με 52 αγώγιμες πλάκες που έχουν αποικοδομήσει με επιτυχία την επιφάνεια του για περισσότερο από μια δεκαετία, η γέφυρα αποτελεί παράδειγμα της στοχευμένης τοποθεσίας που ο Tuan οραματίζεται για την τεχνολογία.

"Οι γέφυρες πάντα παγώνουν πρώτα, επειδή εκτίθενται στα στοιχεία στην κορυφή και στο κάτω μέρος", δήλωσε ο Tuan. "Δεν είναι οικονομικά αποδοτικό να χτίσετε ολόκληρους δρόμους χρησιμοποιώντας αγώγιμο σκυρόδεμα, αλλά μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε σε ορισμένες τοποθεσίες όπου παίρνετε πάντοτε πάγο ή έχετε λακκούβες".

Οι λακκούβες προέρχονται συχνά από τη φιλελεύθερη χρήση αλάτων ή χημικών αποπάγωσης που μπορούν να διαβρώσουν το μπετόν και να μολύνουν τα υπόγεια ύδατα με την πάροδο του χρόνου, δήλωσε ο Tuan, καθιστώντας το αγώγιμο σκυρόδεμα ελκυστική εναλλακτική λύση με χαμηλότερο κόστος λειτουργίας και συντήρησης. Η ισχύς που απαιτείται για τη θερμική απόρριψη της γέφυρας Roca Spur κατά τη διάρκεια μιας τριήμερης καταιγίδας κοστίζει περίπου 250 δολάρια - αρκετές φορές λιγότερο από ένα φορτίο χημικών ουσιών, είπε.

Ο Tuan είπε ότι το αγώγιμο σκυρόδεμα θα μπορούσε επίσης να αποδειχθεί εφικτό για διασταυρώσεις υψηλής κυκλοφορίας, ράμπες εξόδου, δρόμους και πεζοδρόμια. Ωστόσο, η τεχνολογία προσφέρει μια άλλη, πολύ διαφορετική εφαρμογή που δεν απαιτεί καν ηλεκτρικό ρεύμα.

Πιάνοντας το επόμενο κύμα

Με την αντικατάσταση του ασβεστόλιθου και της άμμου που συνήθως χρησιμοποιούνται σε σκυρόδεμα με ένα ορυκτό που ονομάζεται μαγνητίτη, ο Tuan έχει δείξει ότι το μείγμα μπορεί επίσης να προστατεύσει από τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα περιλαμβάνει τα κύματα ραδιοσυχνοτήτων που μεταδίδονται και λαμβάνονται από τα κινητά τηλέφωνα, τα οποία ο Tuan είπε ότι θα μπορούσε να κάνει το συγκεκριμένο μείγμα χρήσιμο σε όσους ανησυχούν για να γίνουν στόχοι βιομηχανικής κατασκοπείας.

Χρησιμοποιώντας το ενσωματωμένο σκυρόδεμα με μαγνητίτη, ο Tuan και οι συνεργάτες του έχτισαν μια μικρή δομή στο εργαστήριό τους, η οποία αποδεικνύει τις δυνατότητες θωράκισης του υλικού.

"Καλούμε τα κόμματα που ενδιαφέρονται για την τεχνολογία να πάνε εκεί και να προσπαθήσουν να χρησιμοποιήσουν τα κινητά τους τηλέφωνα", δήλωσε ο Tuan, ο οποίος έχει κατοχυρώσει με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το σχεδιασμό του μέσω της NUtech Ventures. "Και λαμβάνουν πάντα μηνύματα χωρίς υπηρεσία".

Ενώ οι συνεργασίες του Tuan τον κάνουν να ονειρεύεται μεγάλο για το μέλλον του αγώγιμου σκυροδέματος, απολαμβάνει σήμερα τα οφέλη του πολύ πιο κοντά στο σπίτι.

"Έχω ένα αίθριο στο κατώφλι μου που είναι κατασκευασμένο από αγώγιμο σκυρόδεμα", είπε με γέλιο. "Γι 'αυτό ασκώ αυτό που κάνω."

Ο Tuan ανέπτυξε το σκυρόδεμα με τη βοήθεια του Lim Nguyen, αναπληρωτή καθηγητή ηλεκτρικής και ηλεκτρονικής πληροφορικής. Bing Chen, καθηγητής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. και Sherif Yehia, καθηγητής στο αμερικανικό πανεπιστήμιο Sharjah, ο οποίος κέρδισε το διδακτορικό δίπλωμα στην πολιτικού μηχανικού της UNL. Η FAA χρηματοδοτεί επί του παρόντος την έρευνα της ομάδας, η οποία έλαβε επίσης παρελθόν υποστήριξη από το Τμήμα Δρόμων της Νεμπράσκα.

διαφήμιση



Ιστορία Πηγή:

Υλικά που παρέχονται από το Πανεπιστήμιο της Νεμπράσκα-Λίνκολν . Scott Schrage Σημείωση: Το περιεχόμενο μπορεί να επεξεργαστεί για στυλ και μήκος.