الإعلان عن إسمنت جديد يوصل الكهرباء ويولد الحرارة

مغربنا 1 المغرب

منذ ابتكار الإسمنت قبل آلاف السنين، أصبحت الخرسانة مفيدة لتقدم الحضارة، لكن وظائفها بقيت في مجال البناء في المقام الأول. الآن، قام علماء بإضافة وظائف جديدة لها تتمثل في التوصيل الإلكتروني الذي يتيح استخدامها في مجموعة متنوعة من التطبيقات الجديدة، بدءاً من التسخين الذاتي إلى تخزين الطاقة ناشرين بحثهم في مجلة «فيويكال ريفيو ماتريليز».

ويعتمد النهج الذي اعتمده العلماء في كل من معهد ماساشوستس للتكنولوجيا والمركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي على إدخال الكربون النانوي الأسود في خليط الإسمنت، وهي مادة كربونية رخيصة ذات موصلية ممتازة.

قالت معدة الورقة، نانسي سليمان في معهد ماساشوستس للتكنولوجيا: «عندما نضيف جزيئات سوداء من الكربون النانوي فإن الخرسانة تنتقل من كونها عازلة إلى مادة موصلة».

وقد وجد العلماء أنه من خلال دمج الكربون النانوي بحجم 4% في خليطهم، يستطيعون الوصول إلى النقطة التي يمكن أن تحمل عيناتهم تياراً. ولاحظوا أن هذا التيار له أيضاً نتيجة مثيرة الاهتمام: يمكن أن يولد الحرارة، وهذا يرجع إلى ما يعرف بتأثير «جول».

أوضح نيكولاس تشانوت، وهو مؤلف مشارك في الورقة في معهد ماساشوستس للتكنولوجيا: «تتبادل الالكترونات المتسارعة في المجال الكهربائي الطاقة الحركية في كل مرة تصطدم فيها بذرة، مما يؤدي إلى اهتزاز الذرات في الشبكة والذي يتجلى في شكل حرارة وارتفاع في درجة حرارة المادة».

وكان من المهم بالنسبة له النظر في كيفية تنفيذ هذه المادة عند مقارنتها باستراتيجيات التدفئة التقليدية، مشيراً إلى أنه من الممكن «أن تكون هذه التقنية مثالية لتدفئة الأرضية الداخلية المشعة» وعندما يصبح الإسمنت نفسه عنصر التسخين يصبح نظام التسخين أسهل في التركيب وأكثر موثوقية. بالإضافة إلى ذلك، يوفر الإسمنت توزيعاً أكثر تجانساً للحرارة من تدوير المياه الساخنة في الأنابيب تحت الأرض«.

وقد وجد العلماء أيضاً تطبيقات أخرى لإسمنت الكربون النانوي في إزالة الثلوج من الأرصفة بما في ذلك مدارج المطارات. لكن بقيت أمامهم تحديات وهو إثبات أن الإسمنت قابل للتطبيق للإنتاج بالجملة، لا سيما لجهة قياس الخصائص التي تأتي بأفضل النتائج، فقد تبين أن إضافة كميات كبيرة من الكربون على سبيل المثال يأتي بنتائج عكسية.

يوضح العالم فرانز جوزيف اولم في المعهد:»المهندس بحاجة إلى نموذج كمي. قبل خلط المواد معاً، بحيث يكون قادراً على توقع خصائص قابلة للتكرار.

ويأمل العلماء الآن تزويد المهندسين بما يحتاجونه بالضبط لتطبيق الإسمنت متعدد الوظائف على نطاق واسع.