Beton: su, çimento, kimyasal ve mineral katkılar ve agregadan oluşan inorganik bir karışımdır ve inşaat sektöründe en çok kullanılan malzemedir. Ancak, Pittsburgh Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, akıllı sivil altyapılar için daha ekonomik ve sürdürülebilir yeni nesil beton malzemeleri geliştirmek için çalışıyorlar.
“Çok İşlevli Nanojeneratör-Entegre Metamalzeme Beton Sistemleri” başlıklı araştırmada, nanojeneratörlerle entegre edilen hafif ve mekanik olarak ayarlanabilen metamalzemeler kullanılıyor. Bu sayede, inşaat sektöründe sıkça tercih edilen ağır betonun yerini alacak daha gelişmiş ve sürdürülebilir beton malzemeleri üretmek mümkün olacak.
Bu çalışmada, beton malzemesinin tasarımının özel olarak yapılabileceği ve malzemenin esneklik, şekil alma ve kırılganlık gibi parametrelerinin ince ayarlanabileceği belirtiliyor. Böylece, betonun mukavemeti ve kullanım ömrü bozulmadan inşaatçıların daha az malzeme kullanmasına imkan tanınıyor.
Eski Roma döneminden günümüze kadar kullanılan beton malzemesinin metamalzemelerle geliştirilmesi, inşaat sektöründe daha ekonomik, sürdürülebilir ve işlevsel beton malzemelerinin kullanımına yol açacak. Akıllı sivil altyapılar için geliştirilen bu yeni nesil beton malzemeleri, gelecekte inşaat sektörünün önemli bir parçası haline gelecektir.
Bir araştırma ekibi, ilk kez enerji toplama ve süper sıkıştırılabilirlik özelliğine sahip metamalzeme betonu geliştirdi. Bu gelişme, havaalanlarında kullanılan şok emici mühendislik malzemeleri gibi çeşitli uygulamalarda beton kullanımına olanak sağlayacak mekanik olarak ayarlanabilir hafif beton sistemlerinin zeminini oluşturabilir. Ayrıca bu malzeme elektrik de üretebilir ve yol kenarlarındaki sensörlere güç sağlayabilir. Mekanik uyarılmalar sonucunda üretilen elektrik, yapı hasarlarını takip etmek ya da deprem davranışlarını incelemek için kullanılabilir. Gelecekte, bu akıllı yapılar otonom araçların yollarda gezinmesine yardımcı olabilir.
Akıllı binalar ve yollar için özel olarak tasarlanmış yeni nesil bir beton malzeme, güçlendirilmiş oksetik polimer kafeslerden oluşan iletken bir çimento matrisiyle oluşturulmaktadır. Malzemenin oksetik özelliği, poisson oranı kullanılarak belirlenir. Bu özellik sayesinde, malzeme gerildikçe genişler, basıldıkça daralır. Metamalzeme, mekanik olarak tetiklendiğinde, elektrot görevi gören çimento ile birlikte elektrik üretebilir. Bu çok işlevli beton malzemesi, sivil altyapı sistemlerinin temel bileşenleri haline gelebilir ve kendi kendine sürdürülebilir yeşil enerji üretme özelliğiyle de dikkat çekiyor. Yapılan deneysel çalışmalarda malzemenin %15 oranında sıkıştırılabildiği ve 330 μW enerji üretebildiği görülmüştür. Bu teknolojik devrim, akılcı bir mimari tasarım ile farklı metamalzemelerin yaratılmasını sağlayacak ve akıllı binalar ve yollar için uygulanabilir çözümler sunacaktır.
DAHA FAZLASI İÇİN : Developing self-sensing metamaterial concrete for smart infrastructure systems
