麻省理工学院的研究人员开发了一种智能混凝土,可以储存能量并改变城市基础设施

混凝土,传统上被认为是一种被动材料,正在被重新构想为城市能源系统的智能和主动组成部分

麻省理工学院的团队开发了ec³,这是一种导电混凝土,每立方米可储存高达2 kWh的电量,其能量密度是以前版本的十倍。

这一进展代表了建筑材料概念的颠覆性飞跃

组成与功能:每一层的能量

纳米碳、水、水泥和电解质形成一个能够积累和释放电力的内部网络。

ec³通过挤出3D打印系统制造,逐层沉积由沙子、回收玻璃和粉碎砖块组成的复合材料。这种混合物不仅保留了结构强度,而且能够高效储存能量

仅需5立方米的材料,相当于一个地下室墙壁的体积,就可以为一个中等家庭供电,使这一概念更接近于实际和经济的可行性

多功能性:生产和管理能量的结构

从被动支撑到能源来源,混凝土成为生态过渡的盟友

研究人员已经建造了功能性原型,如自支撑拱门为LED灯供电,为风扇和控制台供电的模块,甚至在日本札幌的加热人行道,消除了使用盐的需要并减少了融雪的环境影响。

此外,ec³可以适应可获得的电解质,如海水,这使其能够在沿海结构和海上风电场中使用。

智能混凝土
麻省理工学院开发了一种新型智能混凝土

结构智能:嵌入混凝土的传感器

ec³可以检测内部应力并预测故障,无需外部设备。

在测试中观察到,连接的灯光强度根据施加的重量而变化,揭示了一个额外的功能:结构自检测

这种能力使混凝土成为一种被动传感器,能够实时报告其状态。在桥梁、隧道或建筑物中,这将允许预测损坏并提高安全性,而无需外部系统。

走向分布式能源基础设施

ec³可以集成到道路、立面和自给自足的房屋中,减少对集中网络的依赖

下一步是雄心勃勃但可行的:将街道、广场和建筑物转变为能源来源。结合可再生能源,ec³将允许本地储存电力,促进自我消费能源弹性,特别是在偏远或受灾地区。

在气候紧迫背景下的变革潜力

一种可持续的替代方案,相对于污染电池,并且是更智能城市的工具。

  • 减少基于锂或钴的电池
  • 利用现有基础设施作为能源来源
  • 在脆弱地区实现能源去中心化
  • 在建筑中集成智能功能

不仅仅是一种材料,ec³代表了一种重新思考建筑环境的新方式。我们的基础设施可以积极地生产、储存和管理能源,而不是消耗资源。这是一种技术上可行、环境上必要和社会上变革的演变。

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