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英科学家打造智能水泥 建筑物变成巨型太阳能电池
来源:技术质量管理部 日期:2018-09-26 访问次数: 字号:[ ]

英国兰卡斯特大学的研究人员们已经研发出了一种由粉煤灰废料和碱性溶液构成的水泥混合物,这种水泥还具备导电性。现存的智能水泥通常依赖于石墨烯和碳纳米管,但这种新型水泥与之不同,它不包含任何昂贵的材料而且它的制造成本甚至低于传统的硅酸盐水泥。

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项目首席负责人,兰卡斯特大学工程系教授Mohamed Saafi称,这种混合物被称为KGP复合材料,在这种混合物内部,电流通过晶体结构中的钾离子进行传递。他声称:“为了制造出水泥,你必须将粉煤灰与碱性溶液混合到一起,在这项研究中我们使用的是氢氧化钾和硅酸钾溶液。当你将它们混合到一起时,它们就形成了一种水泥材料,其中含有的钾离子能够充当电解质。”

这种混合物最终能够实现每平方米存储和释放功率为200-500W。使用KGP材料构建外墙和隔墙的房屋能够在白天借助太阳能电池板存储电量,并且在夜晚释放出来。而使用KGP打造的面板也能够重装到房屋和其它的建筑物中。一根KGP材料的六米高路灯柱能够存储足够的可再生能源供路灯在夜晚照明,储存功率约700W。

与此同时路边石也能够为传感器提供电量,实现交通、排水和污染程度的监测。大量的KGP材料建筑物也能够用于平衡电网电量,在电量富余的时候存储过剩的可再生能源,并且在用电量需求高的时候再释放出去。Saafi称:“我们正尝试将建筑物和桥梁转变成电池,从而达到减少成本的目的。目前我们拥有许多可再生能源,但是对于这些能量我们并没有大规模的存储系统。”

这种智能水泥混合物也能够用于感知建筑物中的机械应力。比如说裂缝引发的压力变化会改变钾离子在水泥晶体结构中的移动路线,从而导致材料的导电性发生变化。通过测量材料的导电性,建筑稳定性的变化就能够实现实时的自动测量,而且不需要再安装额外的传感器。

研究人员们现在正进一步的研究来优化KGP混合物的性能,而且也在调查使用3D打印技术将这种智能水泥打造成不同形状的可能性。这项研究一直得到欧盟委员会地平线2020项目的资金支持,这也是博洛尼亚大学所进行的SAFERUP(可持续、易利用、安全、有弹性和智能城市道路的缩写)项目的一部分。

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