Китайские ученые создали новый тип цемента с функцией выработки энергии
Ученые из Китая позаимствовали идею из природы, обратив внимание на слоистую структуру стеблей растений, и создали многослойный композит. В нем чередуются слои гидрогеля и цемента. Благодаря применению гидрогеля ускоряется движение ионов, что усиливает термоэлектрический эффект. Такой цемент будет востребован в строительстве «умных» дорог, тротуаров, мостов и зданий.
Главное свойство такого цемента - генерация электричества за счет ионного термоэлектрического эффекта. Ученые пояснили, что разные скорости диффузии у катионов и анионов в порах цемента, что вызвано разным взаимодействием со стенками пор, образуют естественные термоэлектрические свойства. В реальности этот способ пока не получится использовать, так как плотная структура цемента замедляет скорость движения ионов, снижая при этом эффективность процесса.
Для решения проблемы ученые создали многослойный материал с чередованием обычного цемента и гидрогеля из поливинилового спирта. Именно при такой структуре устраняется проблема с движением ионов. Для гидроксид-ионов (OH⁻) слои гидрогеля обеспечивают быстрый путь. Ученые создали границы между цементом и гидрогелем специальным образом, чтобы ионы кальция (Ca²⁺) с ними связывались прочно, а OH⁻ - слабее. Такая разница усиливает термоэлектрику благодаря ускорению одних ионов и замедлению других. В результате создается большой перепад в их подвижности.
Большое количество границ между слоями образуется за счет многослойности строения. Границы образуют большое число точек взаимодействия. Это усиливает воздействие ионов цемента на преобразование тепла в электричество.
Представленный материал имеет двойную функцию: генерация и накопление энергии. Многослойная структура не только механически прочная, но и энергосберегательная.
