Utafiti huu unapendekeza kuangalia zege ya kawaida si tu kama nyenzo ya ujenzi inayobeba mizigo, bali pia kama nyenzo hai inayoweza kuhifadhi nishati. Kazi hii inachunguza jinsi kuongeza nanotubi za kaboni kwenye saruji ya Portland kunavyoweza kuleta uwiano kati ya uwezo wa kuhifadhi nishati ya umeme na uimara wa kubanwa.

Tatizo kuu

Wazo hili linavutia sana: ikiwa misingi ya zege ya miji inaweza pia kuhifadhi nishati, basi uhifadhi wa nishati hauhitaji kutegemea betri kubwa tofauti pekee. Lakini hapa kuna mgongano mkubwa wa kihandisi. Kadiri nyongeza za nano zenye upitishaji umeme zinavyoongezeka, uwezo wa kuhifadhi nishati unaweza kuongezeka, lakini uadilifu wa kimakanika wa matriksi ya zege unaweza pia kudhoofika.

Mbinu

Mwandishi alichunguza suala hili kwa kutumia Graph Neural Network (GNN). Muundo wa molekuli ndani ya saruji uliwakilishwa kama grafu: atomi kama nodi, na vifungo vya kikemia pamoja na ukaribu wa kimwili kama kingo. Modeli inatabiri kwa wakati mmoja matokeo mawili: msongamano wa hifadhi ya nishati na uimara wa kubanwa. Kwa maneno mengine, mfumo unatafuta sehemu bora kati ya “nishati zaidi” na “zege salama vya kutosha.”

Matokeo

Kulingana na uigaji, kiwango bora zaidi cha nyongeza kilipatikana kuwa %4.73 ya CNT kwa ujazo. Katika hatua hiyo, msongamano wa nishati wa nyenzo ulionyeshwa kuwa 112.47 Wh/m³, huku uimara wa kubanwa ukiwa 24.01 MPa. Kwa kuwa thamani hii iko juu ya kizingiti cha 20 MPa kilichotajwa katika utafiti, inaashiria kuwa kwa nadharia inaweza kufaa kwa matumizi ya kimuundo.

Makala pia hutoa hesabu ya vitendo: ikiwa msingi wa nyumba ya kawaida una 50 m³ ya zege, nyenzo ya aina hii ingeweza kuhifadhi takriban 5.6 kWh ya nishati. Hii si betri kubwa ya viwandani, lakini inafungua njia ya kutazama nyenzo ya ujenzi yenyewe kama sehemu ya mfumo wa nishati.

Kwa nini hili ni muhimu?

Kazi hii inaibua swali muhimu katika zama za nishati jadidifu: je, majengo yatabaki kuwa miundo pasivu tu, au yataanza kuwa sehemu hai ya miundombinu ya nishati? Ikiwa nyenzo inayotumika kwa upana sana kama zege inaweza kupata kazi ya ziada, uwezekano wa kuhifadhi nishati kwa kiwango cha miji unaweza kubadilika kabisa.

Hata hivyo, ni muhimu kukumbuka kuwa matokeo haya yanategemea modeli ya kihesabu, si uthibitisho wa moja kwa moja wa majaribio. Kwa hiyo, hii si kiwango tayari cha ujenzi, lakini ni ishara ya mwelekeo wenye nguvu wa utafiti katika nyenzo mahiri na uhifadhi wa nishati ndani ya miundo yenyewe.