Бетон с фазовым переходом плавит снег и лед без соли
Добавив в бетон материал с фазовым переходом, исследователи создали самонагревающийся материал, который может таять снег и лед в течение 10 часов без использования соли и лопат. Новый материал может сократить необходимость в вспашке и засолке почвы и поможет сохранить целостность дорожного покрытия. По данным Министерства транспорта США (DOT), более 70% дорог находятся в заснеженных регионах. Скопление снега и льда снижает сцепление с дорогой и маневренность транспортных средств, заставляя водителей снижать скорость и повышая риск аварий. Заснеженные полосы движения и дороги также снижают пропускную способность проезжей части и увеличивают время в пути.
В DOT говорится, что местные и государственные учреждения ежегодно тратят более 2,3 миллиардов долларов США на операции по борьбе со снегом и гололедом, в дополнение к миллионам долларов, потраченным на ремонт инфраструктуры, поврежденной снегом и льдом. Для предотвращения обледенения перед снегопадом часто используется солевая обработка, но высококонцентрированный раствор соли может испортить бетон или асфальт. Кроме того, когда вода попадает на дорогу и замерзает, она расширяется, вызывая внутреннее давление и повреждая дорогу. В новом исследовании исследователи из Университета Дрексел в Пенсильвании, США, известном как "холодный штат", представили свой самонагревающийся бетон: потенциальное решение проблемы занесенных снегом дорог и затрат, связанных с их расчисткой и обслуживанием.
“Один из способов продлить срок службы бетонных покрытий, таких как дороги, - это помочь им поддерживать температуру поверхности выше нуля в течение зимы”, - сказал Амир Фарнам, главный исследователь лаборатории передовых инфраструктурных материалов (AIM) компании Drexel и один из авторов исследования. “Предотвращение замерзания и оттаивания, а также сокращение необходимости в вспашке и засолке - это хорошие способы предохранить поверхность от разрушения. Итак, наша работа заключается в том, чтобы найти способы применения в бетоне специальных материалов, которые помогают ему поддерживать более высокую температуру поверхности при понижении температуры окружающей среды”.
"Особым материалом" исследователей является парафин, так называемый материал с фазовым переходом, поскольку он выделяет тепло, когда переходит из жидкого состояния при комнатной температуре в твердое при понижении температуры. В предыдущем исследовании они тестировали бетон с фазовым переходом в лабораторных условиях с терморегуляцией, но в текущем исследовании они тестировали его в режиме реального времени, в реальных условиях. Для добавления парафина в бетонные плиты были использованы два метода. В первом случае пористый легкий заполнитель – мелкие камни и галька, добавляемые для придания бетону прочности, – был погружен в жидкий парафин и впитался в него перед тем, как его смешали с бетоном. Во втором случае микрокапсулы с парафином были подмешаны непосредственно в бетон.
Исследователи залили три плиты: две из них с использованием различных методов нанесения парафина, а третья не содержит материала с фазовым переходом. Все три плиты находятся на улице, рядом с парковкой в кампусе университета Дрексел, с декабря 2021 года. За первые два года они подверглись воздействию 32 заморозков и оттаивания, при которых температура опускалась ниже нуля, независимо от осадков (то есть дождя, мороси, снега, мокрого снега со снегом или града), и пяти снегопадов толщиной в один дюйм и более. За способностью плит размером 30 на 30 дюймов (76 на 76 см) плавить снег и лед следили с помощью камер и тепловых датчиков. Исследователи обнаружили, что бетон с фазовым переходом поддерживал температуру поверхности от 42 °F до 55 °F (от 5,6 ° C до 12,8 °C) в течение 10 часов, когда температура воздуха опускалась ниже нуля. Выделяемого тепла было достаточно, чтобы растопить пару дюймов снега со скоростью около четверти дюйма в час.
“Мы продемонстрировали, что наш самонагревающийся бетон способен самостоятельно растапливать снег, используя только дневную тепловую энергию окружающей среды, и делает это без помощи соли, лопат или систем обогрева”, - сказал Фарнам. “Этот самонагревающийся бетон подходит для горных и северных регионов США, таких как Северо-восточная Пенсильвания и Филадельфия, где зимой предусмотрены подходящие циклы обогрева и охлаждения”. Плита из легкого заполнителя лучше выдерживала нагревание, поддерживая температуру выше точки замерзания в течение 10 часов, в то время как парафин в микрокапсулах нагревался быстрее, но сохранял тепло только половину этого времени. Исследователи отметили, что пористость заполнителя, вероятно, способствует тому, что парафин остается жидким при температуре ниже его обычной температуры замерзания 42 ° F, а это означает, что плита не сразу выделила свою тепловую энергию, когда температура начала падать, а удерживала ее до тех пор, пока температура материала не достигла 39 °F/3,9 ° C. Это отличается от микрокапсулированной парафиновой пластины, которая начала выделять свою тепловую энергию, когда ее температура достигла 42 °F.
“Наши результаты показывают, что легкий бетон с фазовым переходом, обработанный заполнителем, больше подходит для борьбы с обледенением при минусовых температурах из-за постепенного выделения тепла в более широком диапазоне температур”, - сказал Фарнам. Исследователи говорят, что способность предотвращать падение температуры бетонной поверхности ниже точки замерзания поможет предотвратить ее износ. “Циклы замораживания-оттаивания, периоды резкого похолодания – ниже точки замерзания – и потепления могут привести к расширению и сжатию поверхности в размерах, что создает нагрузку на ее структурную целостность и со временем может привести к разрушительным трещинам и отслоению”, - сказал Робин Деб, ведущий автор исследования и соавтор-корреспондент. “И хотя само по себе это не может привести к разрушению конструкции до предела, это создает уязвимость, которая приведет к проблемному внутреннему износу, которого нам необходимо избегать. Одно из многообещающих открытий заключается в том, что плиты из материалов с фазовым переходом смогли стабилизировать температуру выше точки замерзания в условиях понижения температуры окружающей среды”.
Исследователи отметили, что плиты были менее эффективны при сильном снегопаде толщиной более двух дюймов. И что если у материала с фазовым переходом не было возможности "подзарядиться", достаточно нагревшись, чтобы вернуться в жидкое состояние в период между заморозками и таянием снега, производительность может снизиться. Они планируют продолжить сбор данных для оценки долгосрочной эффективности плит и изучения того, как использование материалов с фазовым переходом может продлить срок службы бетона. “Благодаря этим результатам мы сможем продолжать совершенствовать систему, чтобы в один прекрасный день оптимизировать ее для более длительного нагрева и плавления”, - сказала Деб. “Но отрадно видеть свидетельства значительного сокращения циклов замораживания-оттаивания, что свидетельствует о том, что бетон PCM (материал с фазовым переходом) более долговечен при замораживании-оттаивании по сравнению с традиционным бетоном”. Из исследования неясно, был ли использованный парафин синтетическим. Проблема с использованием несинтетического парафина заключается в том, что парафин является побочным продуктом переработки нефти, невозобновляемым ресурсом, для добычи и переработки которого требуется интенсивное оборудование. Как невозобновляемый ресурс, парафин не является устойчивым, биоразлагаемым или безвредным для окружающей среды.
Источник
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Последние аномальные новости

Астероид Рюгу позволяет заглянуть в наше прошлое

Безопасные марсианские пещеры для будущих колонистов

Вонючая экзопланета со смертоносным стеклянным дождем

Гипотетический сценарий столкновения с астероидом

Горячие точки, связанные с НЛО, по всему миру

Идеальное место для жизни за пределами Солнечной системы

ИК-свечение на Юпитере вызвано темной материей

Как растут и эволюционируют черные дыры

Лунные вихри могут быть намагничены невидимой магмой

НАСА публикует два документа по архитектуре Луна-Марс

Небесный фейерверк вокруг формирующейся звезды

Неуловимые космические плазмоиды

Неуместные Артефакты продолжают появляться

Обнаружили необычную радиогалактику

Правительство США скрывает важную информацию о НЛО

Пустынный мох может вырасти на Марсе

Ровер-адьютант для прогулок по Луне

Тайна удивительно слабых радиационных поясов Урана

Успешно завершено имитационное путешествие на Марс

Форма гало из темной материи Млечного Пути

Астероидные породы раскрывают тайны Солнечной системы

Биоразлагаемая электроника развивается

Выращивания гороха в искусственной марсианской почве

Гигантский НЛО с зелеными огнями, пролетел над Ираном

Животные из Царства Теней

Земля окружена барьером от вторжения инопланетянам

ИИ поможет определить предел текучести металлов

Картографирование Марса с использованием открытой науки

Китаец попытался повторить подвиг Железного человека

На Марс ежедневно падают метеориты

Новые результаты добавляют загадочности нейтрино

Обнаружено дело Паскагулы в архиве APRO

Потрясающая инфографика об экзопланетах

Причина появления НЛО рядом с ядерными объектами

Происхождение лунного металлического железа

Самая посещаемая привидениями школа Британии

Сигарообразный НЛО замечен в приморском городке

Состоялась беседа ученых об уфологических технологиях

Тест парашютных сенсоров для посадки на Марс

Что знают президенты о НЛО, но не говорят о них вслух

Польза масла амаранта холодного отжима

Взять кредит под залог доли в квартире. Надежное и доступное решение

Срочный выкуп недвижимости. Решение финансовых проблем за несколько дней

Нержавеющая надежность. Фитинги WERK для вашего бизнеса

Джейрахско-Ассинский заповедник. Великолепие природы и истории Ингушетии

Самые популярные промокоды Магнит Маркет от сайта Garpo.ru

Бигфута со светящимися глазами заметили в лесу Луизианы

Выращивание местообитаний в космосе из грибов

Женщина рассказала о внетелесном опыте

Крошечные яркие объекты на заре Вселенной ставят в тупик

Метеороиды падают на Марс чаще, чем считалось

Мы ближе, чем когда-либо, к ответу

НЛО в форме пивной банки пролетел мимо корабля НАСА

НЛО изучают самолеты, боеголовки и ядерные реакторы

НЛО с красными огнями преследовали копы

Обнаружили два новых спутника нашей галактики

Один инопланетянин выжил при крушении в Розуэлле

Первое сообщение о наблюдении летающей тарелки

Подростки заметили бигфута на юге Луизианы

Расшифрована разница в плотности субнептуновых объектов

Создали улыбающегося робота с живой кожей

Существуют ли инопланетяне на самом деле

Тайна происхождения протозвездной системы

Точная дата конца человечества, предсказанная Бабой Вангой

Черный инопланетянин, увлекающийся модификацией тела

Что вы можете увидеть во время наблюдения за небом

Возрождение маленького городка с помощью инопланетян

Загадка камня с человеческим лицом

Из музея в Розуэлле украли артефакт

Известные сыктывкарцы рассказали о НЛО

Как выглядят ангелы согласно Библии

Как карма наказывает людей

Кировчане рассказали о встречах с необъяснимым

Китай испытает систему планетарной обороны

Маленький домовой за диваном

Насколько быстрее на Луне идет время

Необходимо провести дополнительные исследования в Розуэлле

НЛО в небе над Нижневартовском

Новый инструмент для моделирования материалов

Почему НЛО преследуют самолеты и боеголовки

Пролили свет на тайну антикитерского механизма

Страшные предсказания экстрасенса Саломе

Тайна временных провалов

Умершие близкие могут навещать нас

Человечество находится на пороге третьей мировой

Что погубило древние цивилизации

В Розуэлле еще многое предстоит сделать науке

Впечатляющие 'Столпы творения'

Загадочное происхождение сердцебиений мертвых звезд

Загадочные сумки Богов

Крупнейший фестиваль НЛО прошел в Розуэлле

Метеоритный дождь стал причиной коллапса Бронзового века

Мох может сделать Марс пригодным для жизни

Новые загадки пояса Койпера

Новые теплые субнептуновые экзопланеты

Опасения по поводу пузыря ИИ усиливаются

Оптические иллюзии определяют нашу суть

Поиск гравитационных аномалий, вызванных темной энергией

Реликвия с изображением Моисея, получающего 10 заповедей

Свидетельства существования исчезнувшей цивилизации

Секретные правительственные программы по НЛО

Строительство базы из лунных материалов

Таинственный НЛО замечен на фоне Луны

Три странных НЛО замечены над Канзас-Сити

Удивительное поведение черных дыр

Улицы Розуэлла запружены пришельцами

В водах Ладожского озера обитает чудовище

Ватикан назвал истекающую кровью Мадонну подделкой

Верхние слои атмосферы Юпитера удивляют астрономов

Впечатления уфологов о феномене НЛО

Древный город на Марсе, разрушенный термоядерной атакой

Изменения в организме во время космических полетов

Изучение атмосфер экзопланет в поисках внеземной жизни

Инопланетяне и Апокалипсис. Значение посланий инопланетян

Неожиданная находка фосфата в образце астероида

Новое ПО позволит изучить лунную поверхность

Озера лавы крупным планом на спутнике Юпитера Ио

Парниковые газы - признак деятельности инопланетян

Раскрыта правда мохнатого НЛО

Свидетель крушения НЛО из Розуэлла нарушает молчание

Скрытые явления в сверхчистых квантовых материалах

Стоунхендж внесут в список объектов культурного наследия

Таинственные огни и странные шары в Гластонбери

Таинственный сигнал из космоса, который ставит в тупик

Три потенциальные суперземли вокруг ближайшей звезды

Хакер украл секреты OpenAI

Выращивание крупнозубковых сортов чеснока

Актер Курт Рассел видел НЛО

Бионический протез ноги с нейроинтерфейсом

В Массачусетсе больше наблюдений НЛО, чем в большинстве штатов

В этом году в Пенсильвании видели около 30 НЛО

Знакомство с наблюдениями НЛО на фестивале в Гластонбери

Искусственный интеллект ускоряет разработку новых материалов

Квантовые эффекты препятствуют образованию черных дыр

Лучшие в истории кадры с НЛО, снятые на камеру

Маленькие зеленые человечки или большие государственные секреты

НАСА раскрыло происхождение странного мохнатого НЛО

НЛО - вопросительный знак в истории человечества

НЛО замечен в волгоградском небе

Пилот пропал без вести после встречи с НЛО

По мере роста числа наблюдений НЛО растет и число опровержений

Разбившийся НЛО прославил Форт-Уорт

Разгадка тайны зеленых металлов

Раскрываем тайны непознанного

Таинственный мир британских НЛО

Тайна исчезновения легендарного французского меча

Уфологический фестиваль в Розуэлле

Что такое адресная справка и когда требуется ее перевод на иностранный язык

Аборигены Австралии практиковали симпатическую магию

Бигфут напугал группу туристов в лесу Луизианы

Бигфут съел оленью ногу, которую оставили для него

Венера - идеальное место для подсчета метеоритов

Гуманоидного робота научили водить автомобиль

Круги на полях, как появилась эта мистификация

Многие россияне верят, что инопланетяне посещали Землю

Можем ли мы разместить центры обработки данных в космосе

Над курганским округом заметили НЛО

Пришельцы могут выглядеть совершенно не так

Пять объектов, построенных пришельцами

Распадаются ли протоны

Скрывается ли что-то между звезд

Создано устройство для управления жидким светом

Стоит ли ждать встречи с НЛО

Страшные встречи с австралийским бигфутом

Тайна мощного полярного сияния в небе Арктики

Что знают вологжане об НЛО и Дне уфолога

Шифры вокруг наc

Ярославцев привлекает непонятное и необъяснимое

Активисты начали акцию протеста у Стоунхенджа

В Розуэлле отмечают Всемирный день НЛО

Всемирный день НЛО. История и значение

Долгожданные образцы лунной поверхности

Инопланетяне или просто воздушные шары

Как НЛО стали популярным явлением в США

Майкрософт считает, что воровать контент нормально

Наблюдения НЛО в Мэриленде, что видели очевидцы

Наблюдения НЛО во Флориде, что видели очевидцы

Находка гробницы в Египте проливает свет на древние болезни

Недавние наблюдения пришельцев в США

НЛО, от информаторов до секретных программ

Отмечается рост числа наблюдений НЛО

Пять сообщений о странных объектах во Флориде

Самые пугающие и нераскрытые наблюдения инопланетян

Самые яркие и странные наблюдения в Мичигане

Скалы на Рапа-Нуи рассказывают историю населения

Снежный человек и таинственные исчезновения

Подписка на новости
Наверх