سیمان هوشمند چینی که گرما را به برق تبدیل می‌کند

محققان به تازگی موفق به توسعه نوعی ماده نوین سیمانی-هیدروژلی شده‌اند که الهام‌گرفته از ساختار لایه‌لایه‌ی ساقه گیاهان است و قابلیت تبدیل گرمای محیط به انرژی الکتریکی را دارد. در این نوآوری، پژوهشگران با افزودن لایه‌هایی از هیدروژل پلی‌وینیل الکل (PVA) در میان لایه‌های سنتی سیمان، توانستند مانع حرکت کند یون‌ها در ساختار فشرده سیمان را برطرف کنند؛ مشکلی که تا پیش از این مانع بزرگی در ارتقای کارایی ترموالکتریک این ماده بود.

نتایج نشان می‌دهد که این سیمان پیشرفته توانسته به ضریب Seebeck منفی ۴۰.۵ میلی‌ولت بر کلوین و ضریب شایستگی ZT برابر با ۲ تا ۶.۶×۱۰⁻³ برسد. این اعداد، به ترتیب ۱۰ و ۶ برابر بیشتر از آن چیزی است که تاکنون برای مواد سیمانی ترموالکتریک گزارش شده بود.

جالب‌تر اینکه، این ترکیب علاوه بر تولید برق، از قابلیت ذخیره‌سازی انرژی نیز برخوردار است. طراحی چندلایه‌ی آن باعث شده ضمن حفظ استحکام مکانیکی، ظرفیت قابل توجهی برای ذخیره انرژی داشته باشد. این ویژگی می‌تواند راه را برای استفاده‌های کاربردی در آینده هموار کند؛ از جمله ساخت جاده‌هایی که نیروی برق مورد نیاز چراغ‌های خیابانی را تأمین می‌کنند یا پل‌هایی که بدون اتکا به منابع انرژی خارجی، قادر به پایش و ارزیابی وضعیت سازه‌ای خود هستند.

در همین راستا، قرار است در کنفرانس زیست‌فناوری SynBioBeta ۲۰۲۵ نشستی تحت عنوان «مقابله با انتشارات کربنی در صنعت بتن» برگزار شود؛ جایی که راهکارهایی همچون بهره‌گیری از مواد زیست‌مهندسی‌شده‌ای مانند این سیمان هوشمند مورد بررسی قرار خواهند گرفت.

دانشمندان امیدوارند این ساختار الهام‌گرفته از طبیعت، آغازی برای توسعه نسل جدیدی از مواد ترموالکتریک با راندمان بالا باشد؛ موادی که در آینده می‌توانند پایه‌های اصلی شهرهای هوشمند و پایدار را تشکیل دهند.

یافته‌های این تحقیق در نشریه علمی Science Bulletin به چاپ رسیده است.