اخبار فناوری، اخبارتکنولوژی، اخبار علمی و پزشکی، شبکه های اجتماعی، کسب و کار و استارتاپ ها

اختراع سیمان هوشمند جدید برای ساخت جاده ها و شهرهای با دوام

0

نیروهای طبیعی نسبت به موادی که ما برای ساخت زیرساخت های خود استفاده می کنیم ، پیشی می گیرند. یخ و برف جاده های اصلی را هر ساله به آوار تبدیل می کند. پایه های خانه ها ، به رغم ساخت و ساز مستحکم ، ترک خورده و خراب می شوند. علاوه بر این، انبوهی از زباله های تولید شده توسط بتن های شکسته هر ساله هزینه های گزافی را برا دولت ها به ارمغان می آورد.

مهندسانی كه با استفاده از مواد هوشمند برای حل این مشکل، معمولاً با افزايش مقدار كربن ، عملكرد مواد را تقويت می كنند ، اما انجام اين كار باعث می شود كه مواد تا حدودی عملكرد مكانيكی را از دست بدهد. محققان دانشگاه نورث وسترن با وارد كردن ذرات نانو در سیمان معمولی ، سیمانی باهوش تر ، با دوام تر و بسیار كارآمد را ایجاد كرده اند.

با توجه به اینکه سیمان به عنوان پرمصرف ترین ماده در سطح جهان شناخته می شود و این صنعت 8 درصد از انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از انسان را به خود اختصاص داده است ، آنج-ترزه آکونو ، استاد مهندسی عمران و محیط زیست ، برای یافتن راه حل به سیمان تقویت شده نانو روی آورد. Akono ، نویسنده اصلی این مطالعه و استادیار دانشکده مهندسی مک کورمیک ، گفت که نانو مواد باعث کاهش اثر کربن کامپوزیت های سیمان می شود ، اما تاکنون اطلاعات کمی در مورد تأثیر آن بر رفتار شکستگی منتشر شده بود.

آكونو گفت: “نقش نانوذرات در این برنامه قبلاً شناخته نشده است ، بنابراین این یك پیشرفت بزرگ محسوب می شود. من به عنوان یک متخصص مکانیک می خواستم بدانم که چگونه می توان تولید سیمان را افزایش داد تا پاسخ شکستگی را افزایش دهد.”

آزمایش شکستگی سنتی ، که در آن یک سری پرتوهای نوری به یک بلوک بزرگ از مواد ریخته می شود ، شامل زمان و مواد زیادی می شود و بندرت منجر به کشف مواد جدید می شود.

آزمایشگاه Akono با استفاده از یک روش ابتکاری به نام تست خراش ، در کسری از زمان ، به طور کارآمد پیش بینی های مربوط به خصوصیات مواد را شکل داد. این روش با استفاده از یک کاوشگر مخروطی با افزایش نیروی عمودی نسبت به سطح بیت های میکروسکوپی سیمان ، پاسخ شکستگی را آزمایش می کند. آكونو كه در دوره دكتری خود روش بديعی را توسعه داده است ، گفت که به مواد کمتری نیاز دارد و کشف موارد جدید را تسریع می کند.

آكونو گفت: “من توانستم همزمان به مواد مختلف نگاه كنم.” “روش من مستقیماً در مقیاس های میکرومتر و نانومتر اعمال می شود ، که در زمان قابل توجهی صرفه جویی می کند. و سپس بر اساس این ، می توانیم نحوه رفتار مواد ، نحوه ترک خوردن و در نهایت مقاومت آنها در برابر شکستگی را پیش بینی کنیم. “

پیش بینی های ایجاد شده از طریق آزمایشات خراش همچنین به مهندسان اجازه می دهد تا تغییراتی در موادی ایجاد کنند که عملکرد آنها را در مقیاس بزرگتر افزایش دهد. در این مقاله ، از نانو پلاکت های گرافن ، ماده ای که به سرعت در تشکیل مواد هوشمند محبوبیت زیادی پیدا کرده است ، برای بهبود مقاومت در برابر شکست سیمان معمولی استفاده شد. با در نظر گرفتن مقدار کمی از نانومواد نیز به منظور بهبود خواص انتقال آب از جمله ساختار منافذ و مقاومت به نفوذ آب ، به ترتیب کاهش نسبی 76 و 78 درصد گزارش شده است.

پیامدهای این مطالعه شامل بسیاری از زمینه ها ، از جمله ساخت و ساز ساختمان ، نگهداری جاده ، بهینه سازی سنسور و مولد و نظارت بر بهداشت ساختاری است.

تا سال 2050 ، سازمان ملل پیش بینی می کند دو سوم جمعیت جهان در شهرها متمرکز شوند. با توجه به روند شهرنشینی انتظار می رود تولید سیمان سر به فلک بکشد. معرفی بتن سبز که از سیمان معمولی سبک تر و با کارایی بالاتری برخوردادر است با افزایش برنامه های نگهداری و کاهش ضایعات ، ردپای کربن را کاهش می دهد.

متناوباً ، مواد هوشمند این امکان را به شهرها می دهد تا نیازهای جمعیت در حال رشد را از نظر ارتباط، انرژی و چند منظوره برآورده کنند. نانومواد مبتنی بر کربن از جمله نانو پلاکت گرافن در حال حاضر در طراحی حسگرهای مبتنی بر سیمان هوشمند برای نظارت بر سلامت ساختاری در نظر گرفته شده اند.

لینک کوتاه : https://bittly.ir/XyB4 QR:  اختراع سیمان هوشمند جدید برای ساخت جاده ها و شهرهای با دوام

پیام بگذارید