Бул изилдөө кадимки бетонду жөн гана жүк көтөргөн курулуш материалы катары эмес, ошол эле учурда энергия сактай алган активдүү материал катары кароону сунуштайт. Иште Портланд цементине көмүртек нанотүтүктөрү кошулганда, материалдын электр энергиясын сактоо мүмкүнчүлүгү менен кысуудагы бекемдиги ортосунда кандай тең салмак табылышы мүмкүн экени эсептөөчү ыкмалар менен изилденген.

Негизги маселе

Идея абдан кызык: эгер шаарлардын бетон негиздери энергияны да сактай алса, анда энергия сактоо өзүнчө чоң батарея аянттары менен гана чектелбейт. Бирок бул жерде чоң инженердик карама-каршылык бар. Өткөргүч наноматериалдар көбөйгөн сайын энергия сактоо мүмкүнчүлүгү өсүшү мүмкүн, бирок ошол эле учурда бетон матрицасынын механикалык бүтүндүгү начарлап кетиши ыктымал.

Ыкма

Автор бул маселени Graph Neural Network (GNN) жардамы менен талдаган. Цементтеги молекулалык түзүлүш граф катары көрсөтүлүп, атомдор түйүндөр, ал эми химиялык байланыштар менен жакындык мамилелери кырлар катары моделделген. Модель бир убакта эки натыйжаны божомолдойт: энергия сактоо тыгыздыгы жана кысуудагы бекемдик. Мындайча айтканда, система “көбүрөөк энергия” менен “жетиштүү коопсуз бетон” ортосундагы эң жакшы чекитти издеп жатат.

Натыйжалар

Симуляцияга ылайык эң ылайыктуу кошумча үлүшү %4,73 көлөмдүк CNT деп табылган. Ушул чекитте материалдын энергия тыгыздыгы 112,47 Wh/m³, ал эми кысуудагы бекемдиги 24,01 MPa деп көрсөтүлгөн. Бул маани изилдөөдө көрсөтүлгөн 20 MPa чегинен жогору болгондуктан, теориялык жактан структуралык колдонууга толук туура келиши мүмкүн деп айтылат.

Макала мындан дагы бир практикалык эсеп берет: эгер кадимки турак үйдүн пайдубалында 50 м³ бетон болсо, мындай материал болжол менен 5,6 kWh энергия сактай алмак. Бул өтө чоң өнөр жай батареясы эмес, бирок курулуш материалынын өзүн энергия системасынын бөлүгү катары кароого жол ачат.

Эмне үчүн бул маанилүү?

Бул иш жаңылануучу энергия доорунда маанилүү суроону көтөрөт: имараттар пассивдүү структура бойдон калабы же энергия инфраструктурасынын активдүү бөлүгүнө айланабы? Эгер бетон сыяктуу кеңири колдонулган материал кошумча функция алса, шаардык масштабда сактоо мүмкүнчүлүгү түп-тамырынан өзгөрүшү мүмкүн.

Ошол эле учурда бул натыйжалар эксперименттик эмес, эсептөөчү модельге таянарын унутпоого болот. Демек бул даяр курулуш стандарты эмес, бирок акылдуу материалдар жана структуралык энергия сактоо жаатында күчтүү изилдөө багытын көрсөтөт.