Науковці активно шукають способи інтегрувати накопичення енергії безпосередньо у будівельні матеріали, щоб зменшити залежність будівель від зовнішніх джерел струму. Нещодавно дослідники надрукували на бетонній плиті спеціальні електроди, які перетворили звичайний цемент на джерело живлення.
Новітні дослідження засвідчують, що в майбутньому стандартні стіни та перекриття виконуватимуть не лише опорну функцію, але й слугуватимуть повноцінними акумуляторами. Експериментальний матеріал успішно витримує навантаження і водночас здатний накопичувати заряд. Перші лабораторні тести вже продемонстрували вражаючі результати.
Як повідомляє видання PSM7, дослідники розробили цементний суперконденсатор та випробували його на практиці. Новий матеріал поєднав у собі здатність утримувати заряд із міцністю, притаманною звичайному бетону для плит і сходів.
Головним проривом стало створення унікального чорнила для 3D-друку, що складається з цементу, вуглецевих нанотрубок та технічного вуглецю. За допомогою цієї суміші на невеликій бетонній плиті сформували електроди у вигляді переплетених пальців. Саме така геометрія забезпечила високу ефективність розробки.
Завдяки взаємодії цементу з водою його пори заповнюються рідиною та іонами, які можуть вільно переміщуватися між електродами. Близьке розташування електродів скорочує шлях заряджених частинок, що значно підвищує ефективність пристрою порівняно з попередніми спробами поєднання бетону та електроніки.
Автор дослідження Цзін Чжун детально розповів про практичне призначення цієї технології. Об’єднавши три подібні суперконденсатори на одній плиті та підключивши їх до світлодіодів, вчені побачили, як ті успішно засвітилися. Під час випробувань матеріал витримав тиск на рівні 23 мегапаскалів, що повністю відповідає показникам стандартного структурного бетону, а також видав напругу до одного вольта.
Слід зазначити, що суперконденсатори поступаються звичайним акумуляторам за обсягом збереженої енергії. Проте вони здатні миттєво поглинати й віддавати заряд, витримуючи мільйони циклів перезарядки без значного зношування. Тому технологія орієнтована не на повне живлення будинку, а на виконання конкретних вузьких завдань.
У перспективі такі стіни зможуть забезпечувати аварійне освітлення під час знеструмлень або живити автономні датчики, що контролюють температуру й вологість приміщень. За наявності сонячних панелей частину енергії можна буде зберігати безпосередньо у конструкції стін чи плит перекриття, уникаючи встановлення громіздких батарей на дахах чи в технічних приміщеннях.
Наразі розробка існує лише як лабораторний зразок на невеликій плиті, тож до масового будівництва з подібного «розумного» бетону ще далеко. Попри це, поєднання несучої здатності та акумулювання енергії в одному матеріалі відкриває чималі перспективи для галузі.
