Vật liệu xây dựng thông minh

Vật liệu xây dựng thông minh, còn được gọi là vật liệu thông minh, vật liệu hoạt động và vật liệu nuôi, là những vật liệu có khả năng đáp ứng với những thay đổi trong tình trạng của chúng hoặc môi trường mà chúng tiếp xúc, theo cách hữu ích và được kiểm soát.

Đầu vào gây ra sự thay đổi tính chất vật liệu thông minh có thể ở dạng ứng suất / biến dạng cơ học, điện trường / từ trường hoặc thay đổi nhiệt độ, độ ẩm, pH và ánh sáng.

Tính chất độc đáo của chúng làm cho chúng trở thành một vật liệu quan trọng trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật và khoa học. Chúng được sử dụng trong các dự án kỹ thuật dân dụng và góp phần tăng hiệu suất, sự thoải mái và hiệu quả năng lượng của cấu trúc.

Vật liệu xây dựng thông minh và ứng dụng của chúng
Các loại vật liệu thông minh
Dựa trên đầu vào và đầu ra, các vật liệu thông minh được phân loại như sau.

1. Hợp kim bộ nhớ hình dạng (SMAs)
Các vật liệu như vậy có khả năng lấy lại một số hình dạng hoặc kích thước được xác định trước đó khi chịu sự thay đổi nhiệt thích hợp. Hợp kim bộ nhớ hình dạng tìm thấy các ứng dụng của chúng trong các ứng dụng mới trong kỹ thuật dân dụng đặc biệt là bảo vệ địa chấn các tòa nhà.

Ứng dụng của hợp kim bộ nhớ hình dạng trong ứng dụng kỹ thuật dân dụng, được hấp thụ năng lượng biến dạng lặp đi lặp lại mà không bị biến dạng vĩnh viễn, để có được phạm vi hoạt động theo chu kỳ rộng, để chống lại sự kháng mỏi trong chu kỳ biến dạng lớn, và do độ bền và độ tin cậy cao trong thời gian dài chạy.

2. Vật liệu từ tính
Những vật liệu này trải qua biến dạng cơ học tỷ lệ với bình phương của điện trường, nghĩa là chất lượng vật liệu thay đổi kích thước để đáp ứng với điện trường hoặc từ trường, và ngược lại, tạo ra điện áp khi bị kéo căng. Những vật liệu này cho thấy sự hứa hẹn trong các ứng dụng từ máy bơm và van, đến hầm gió hàng không vũ trụ.

3. Vật liệu áp điện
Đây là những vật liệu có khả năng tạo ra điện áp khi biến dạng bề mặt được đưa vào. Ngược lại, các vật liệu trải qua biến dạng (ứng suất) khi một điện trường được áp dụng trên nó. Khi được tích hợp vào một thành viên cấu trúc, vật liệu áp điện sẽ tạo ra một điện trường để đáp ứng với các lực cơ học.

4. Chất lỏng điện di
Chúng là các huyền phù keo trải qua những thay đổi về độ nhớt khi chịu tác dụng của điện trường. Các chất lỏng như vậy rất nhạy cảm và phản ứng tức thời với bất kỳ thay đổi nào trong điện trường ứng dụng. tìm ứng dụng của chúng trong giảm xóc.

5. Vật liệu điện hóa
Những vật liệu này làm thay đổi tính chất truyền ánh sáng của chúng khi điện áp được áp dụng.

Ứng dụng của vật liệu thông minh trong xây dựng
1. Bê tông thông minh (hỗn hợp sợi carbon và bê tông) được sử dụng trong các cấu trúc thông minh có khả năng cảm nhận các vết nứt / lỗ hổng cấu trúc phút. Không giống như bê tông thông thường, bê tông thông minh có tiềm năng và cường độ cao hơn.

Nó có thể được sử dụng trong che chắn điện từ và tăng cường tính dẫn điện của bê tông. Bê tông thông minh trong quá trình tải và dỡ tải sẽ bị lỏng và lấy lại độ dẫn của nó, do đó đóng vai trò là vật liệu kết cấu cũng như cảm biến.

Bê tông thông minh đóng một vai trò quan trọng trong việc xây dựng mặt đường như một máy ghi cảm biến giao thông, và cũng làm tan băng trên đường cao tốc và sân bay trong tuyết rơi vào mùa đông bằng cách truyền dòng điện áp thấp qua nó.

2. Vật liệu thông minh có ứng dụng trong thiết kế các tòa nhà thông minh. Vật liệu thông minh được sử dụng để kiểm soát rung động, giảm thiểu tiếng ồn, an toàn và hiệu suất.

3. Trong xây dựng các tòa nhà thông minh, để kiểm soát môi trường, theo dõi sức khỏe cấu trúc.

4. Trong tòa nhà thông minh, nó được sử dụng để chuyển đổi hiệu quả, sự thoải mái và an toàn cho người và tài sản.

5. Vật liệu thông minh làm giảm ảnh hưởng của động đất.

6. Trong các ứng dụng vận tải đường biển và đường sắt để giám sát căng thẳng bằng cách sử dụng các cảm biến sợi quang nhúng.

7. Việc sử dụng vật liệu thông minh cho phép xây dựng cầu thông minh, đặc biệt là cầu dây văng có nhịp rộng hơn để tránh tăng độ nhạy cảm với các rung động do các yếu tố xung quanh như gió, mưa hoặc giao thông. Do đó, cấu trúc cần ít bảo trì hơn và phản ứng của cấu trúc có thể được theo dõi.

8. Chúng được sử dụng để giám sát các cấu trúc kỹ thuật dân dụng để đánh giá độ bền của chúng.

9. Vật liệu thông minh trong các cấu trúc được sử dụng để giám sát tính toàn vẹn của cầu, đập, tháp khoan dầu ngoài khơi nơi các cảm biến sợi quang nhúng trong các cấu trúc được sử dụng để xác định các khu vực sự cố.

10. Chúng có thể được sử dụng để phục hồi sự nứt của bê tông khi vật liệu thông minh siêu đàn hồi được sử dụng làm thanh cốt thép.

Hits: 48