Ученые из Массачусетского технологического института совершили прорыв, превратив самый распространенный строительный материал в мире — бетон — в функциональные аккумуляторы. Это открытие способно коренным образом изменить подход к хранению энергии и саму концепцию строительных материалов.
Многофункциональный бетон: новая эра
Бетон, чья история насчитывает тысячелетия, вступает в новую фазу своего развития. Если римляне довели до совершенства его долговечность, то современные ученые наделяют его совершенно новыми свойствами. За последние годы мы видели самовосстанавливающийся бетон, поглощающий углерод, и даже повышающий урожайность. Теперь исследователи из MIT представили радикально новую разработку — аккумуляторный бетон.
Как работает электронпроводящий бетон
Технология, получившая название EC³ (электронпроводящий углеродный бетон), использует ingenious комбинацию цемента, воды и ультратонкой углеродной сажи с наноразмерными частицами. При добавлении специальных органических электролитов непосредственно в воду для замешивания образуется проводящая сеть на уровне наночастиц, способная накапливать электрический заряд.
Расчеты показывают, что блок такого бетона размером с обычный холодильник может хранить до 2 киловатт-часов энергии. Это скромный, но значимый шаг к созданию масштабируемых систем хранения энергии.
От лаборатории к реальному миру
Чтобы продемонстрировать практичность технологии, исследователи создали миниатюрную арку из умного бетона. Конструкция не только выдерживала собственный вес, но и работала от 9 вольт, питая светодиодный светильник. Что особенно важно — свет начинал мерцать, когда арка подвергалась нагрузке.
«Это может стать ценным диагностическим инструментом, — объясняет ведущий исследователь Адмир Масич. — Мы сможем отслеживать, когда и в какой степени конструкция подвергается нагрузке, или мониторить её состояние в реальном времени».
Решение энергетической головоломки
Главная перспектива этой технологии лежит в области хранения возобновляемой энергии. Солнечные и ветряные электростанции производят электричество неравномерно, и проблема его сохранения для использования в безветренную погоду или ночью остается одной из самых сложных в зеленой энергетике.
Бетонная инфраструктура городов — фундаменты зданий, опоры мостов, дорожные покрытия — может стать гигантской распределенной системой хранения энергии. Вместо создания отдельных дорогостоящих хранилищ мы получим инфраструктуру, которая одновременно является и конструкционным элементом, и аккумулятором.
Наследие прошлого и взгляд в будущее
«Древние римляне добились огромных успехов в бетонном строительстве. Если мы сохраним их стремление сочетать материаловедение с архитектурным видением, мы можем оказаться на пороге новой архитектурной революции», — говорит Масич.
Объединяя древний строительный материал с современной нанонаукой, исследователи открывают дверь в будущее, где окружающая нас среда не просто служит утилитарным целям, но и активно участвует в энергоснабжении. Это будущее, где города не просто потребляют энергию, но и хранят ее в самой своей структуре.
