تحولی جدید در صنعت ساخت‌وساز؛ ساخت سیمانی که از گرما برق تولید می‌کند

گروهی از پژوهشگران دانشگاه جنوب شرق چین موفق به توسعه نوعی سیمان ترکیبی شده‌اند که علاوه‌بر استحکام سازه‌ای، قادر به تولید و ذخیره برق است؛ دستاوردی که می‌تواند آینده ساخت‌وساز در شهرهای هوشمند را متحول کند.

طبق گزارش‌های موجود، این ماده جدید ترکیبی سیمانی-هیدروژلی است که با الهام از ساختار لایه‌ای ساقه گیاهان طراحی شده و می‌تواند گرمای محیط را به انرژی الکتریکی تبدیل کند. پژوهشگران در پژوهش خود با افزودن لایه‌هایی از هیدروژل پلی‌وینیل الکل (PVA) به فواصل لایه‌های سیمان معمولی مشکل حرکت کُند یون‌ها در ساختار متراکم سیمان را برطرف کنند. این چالش پیش از این، مانع بزرگی در افزایش بازدهی اثر ترموالکتریک سیمان بود.

این ترکیب سیمانی جدید موفق شده به ضریب Seebeck (تولید الکتریسیته از تماس ۲ فلز مختلف) منفی 40.5 میلی‌ولت بر کلوین و ضریب شایستگی ZT معادل ^2-6.6x10 دست یابد که به‌ترتیب ۱۰ و ۶ برابر بیشتر از مقادیر ثبت‌شده برای مواد سیمانی ترموالکتریک قبلی‌اند.

توانایی ذخیره انرژی در سیمان جدید

علاوه‌بر تولید برق، این ماده توانایی ذخیره انرژی را نیز دارد. ساختار چندلایه‌ای آن باعث شده هم‌زمان از استحکام مکانیکی بالا و قابلیت‌های ذخیره‌سازی انرژی برخوردار باشد. این ویژگی می‌تواند در آینده کاربردهای وسیعی داشته باشد؛ از جاده‌هایی که انرژی موردنیاز چراغ‌های خیابان را تأمین می‌کنند گرفته تا پل‌هایی که بدون نیاز به منبع انرژی خارجی وضعیت ساختاری خود را کنترل و نظارت می‌کنند.

هم‌زمان با مطرح شدن این دستاورد بزرگ، در کنفرانس SynBioBeta 2025 با محوریت زیست‌فناوری، نشستی با عنوان «غلبه بر انتشار کربن در صنعت بتن» برگزار خواهد شد. در این نشست، استفاده از مواد زیست‌مهندسی‌شده‌ای مانند همین ترکیب سیمانی جدید، به‌عنوان راهکاری برای ساخت‌وساز پایدار و هوشمند مورد بررسی قرار می‌گیرد.

پژوهشگران امیدوارند ساختار الهام‌گرفته از طبیعت آنها بتواند راه را برای توسعه نسل جدیدی از مواد ترموالکتریک با عملکرد بالا هموار کند؛ موادی که می‌توانند ستون فقرات شهرهای آینده باشند.

نتایج این پژوهش در ژورنال علمی Science Bulletin منتشر شده است.