Бетон — это самый широко используемый строительный материал в мире. Теперь, его дополнили новыми полезными свойствами, инженеры создали бетон, который может проводить электричество и выделять тепло, смешав его с черным наноуглеродом.
Обычно бетон является изолятором от электричества, но недавние исследования были сосредоточены на том, чтобы сделать его проводящим. Добавление углерода в смесь обычно помогает, а предыдущие версии тестировались на взлетно-посадочных полосах аэропортов, которые автоматически растапливают снег.
Исследователи из Concrete Sustainability Hub (CSHub) Массачусетского технологического института (Concrete Sustainability Hub) и Французского национального центра научных исследований (CNRS) добавили в бетон наноуглеродную сажу, дешевый углеродный материал с отличной проводимостью. При объеме всего четырех процентов бетон смог проводить электрический ток, и в результате начал выделять тепло.
«Резистивный нагрев вызывается взаимодействием между движущимися электронами и атомами в проводнике», — говорит Николас Чанут, соавтор исследования. «Ускоренные электроны в электрическом поле обмениваются кинетической энергией каждый раз, когда сталкиваются с атомом, вызывая вибрацию атомов в решетке, которая проявляется в виде тепла и повышения температуры материала».
В ходе испытаний команда обнаружила, что черный бетон с наноуглеродом чрезвычайно эффективно выделяет тепло. Напряжения всего в пять вольт было достаточно, чтобы повысить температуру поверхности бетонных образцов примерно до 41 ° C. Это может не только найти применение для защиты от обледенения поверхностей на открытом воздухе, как и другие токопроводящие бетоны, но, по словам команды, материал можно использовать и в помещениях.
«Эта технология может быть идеальной для излучающего теплого пола внутри помещений», — говорит Чанут. «Обычно внутреннее отопление осуществляется за счет циркуляции нагретой воды по трубам, проходящим под полом. Но создать и поддерживать эту систему может быть непросто. Однако когда цемент сам становится нагревательным элементом, система отопления становится более простой в установке и более надежной. Кроме того, цемент обеспечивает более равномерное распределение тепла благодаря очень хорошей дисперсии наночастиц в материале».
Читайте по теме. Рецепт древнеримского бетона поможет строить сверхпрочные камеры ядерных реакторов
