Pittsburgh Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, sıradan betona alternatif olacak ve günümüz ihtiyaçlarını daha iyi karşılayacak bir malzeme geliştirdi. Bu yeni malzeme, akıllı altyapı sistemlerinin geliştirilmesini sağlayacak bir metamalzeme olarak nitelendiriliyor. Doğadaki malzemelerde bulunmayan özelliklere sahip olacak şekilde tasarlanan yapay malzemelere metamalzeme adı veriliyor.
“Akıllı altyapı” için çok işlevli nanojeneratör-entegre metamalzeme beton sistemleri
“Metamalzeme beton” olarak adlandırılan bu yeni malzeme, sıradan betonun dayanıklılığından ödün vermeden daha az kırılgan ve daha esnek olacak şekilde geliştirilmiş. Araştırma ekibinden Amir Alavi (İnşaat ve Çevre Mühendisliği Bölümü’nde yardımcı doçent), yenilik hakkında şunları söylüyor: “Altyapı projelerindeki yoğun beton kullanımı, daha ekonomik ve çevresel olarak sürdürülebilir, ancak gelişmiş işlevler sunan yeni nesil beton malzemelerin geliştirilmesi ihtiyacını ortaya koyuyor.”
İletken bir çimento matrisine gömülü olan güçlendirilmiş yardımcı polimer kafeslerden yapılan yeni malzeme, sistemde bir elektrot görevi gören grafit tozu tarafından desteklenerek katmanların tetiklendiğinde elektriklenmesini sağlıyor. Malzemenin ayrıca self-sensing (kendini algılayabilen) özellikte olduğu belirtiliyor.
Araştırmacılar deneylerde, malzemenin basınç altında %15’e kadar sıkıştırabildiğini ve 330 μW güç üretebildiğini keşfetmişler. Ekip bunun hem sıkıştırılabilirlik hem de enerji toplama özelliklerine sahip ilk kompozit malzeme olduğunu iddia ediyor.
Amir, bu çağdaş betonun havaalanı pistlerinde şok emici mühendislik malzemelerinin geliştirilmesinde veya sismik taban izolasyon sistemleri gibi uygulamalarda kullanılabileceğini; dolayısıyla betonun inşaat sektöründeki kullanım alanlarının da genişleyeceğini söylüyor.
Metamalzeme beton tarafından üretilen elektrik sinyalleri; deprem olması durumunda yapıda meydana gelen hasarları izlemek için de kullanılabilecek. Böylece mühendisler, depremin yapı üzerindeki etkilerini azaltmak için daha derine inen araştırmalar ve tespitler yapabilecekler.
Malzemenin bir başka potansiyel kullanım alanı da otoyollar. Yollar bu malzemeyle kaplanırsa, GPS sinyalleri çok zayıf olduğunda veya LiDAR teknolojisiyle ilgili sorun yaşandığında bu malzeme otonom araçlara fayda sağlayabilir. İçine çiplerin gömülebildiği bu metamalzeme sayesinde otonom araçlar sorunsuz bir şekilde yoluna devam edebilir.
Yenilikçi yapı malzemeleri ilginizi çekiyorsa buradan dünyada neler olup bittiğini görebilirsiniz. Ayrıca enerji üreten sıra dışı malzeme ve sistemlere de şuradan göz atmanızı öneririm.
Görsel: Wiley Online Library, Amir Alavi
