Pittsburgh Üniversitesi’ndeki araştırmacılar tarafından geliştirilen metamalzeme beton, sismik taban izolasyon sistemleri ve otonom araçlar için yol yapımı başta olmak üzere birçok alanda kullanılmak üzere tasarlandı.
Otonom araçlar için yol yapımı için de kullanılabilen bu beton, günümüz ihtiyaçlarını daha iyi karşılayabilecek bir malzeme olarak sıradan betona alternatif olarak geliştirildi. Metamalzemeler, doğada bulunmayan özelliklere sahip olacak şekilde tasarlanmış yapay malzemeler olarak dikkat çekiyor. Ayrıca bu yeni malzeme, akıllı altyapı sistemlerinin geliştirilmesine yardımcı olacak bir yapı malzemesi olarak gösteriliyor.
Metamalzeme beton, sıradan betonun sağlamlığından ödün vermeden daha esnek ve kırılganlığı azaltılmış bir şekilde tasarlandı. Araştırma ekibinde yer alan İnşaat ve Çevre Mühendisliği Bölümü’nde yardımcı Doçent Amir Alavi, “Altyapı projelerindeki yoğun beton kullanımı, daha ekonomik ve çevresel olarak sürdürülebilir, ancak gelişmiş işlevler sunan yeni nesil beton malzemelerin geliştirilmesi ihtiyacını ortaya koyuyor.” dedi.
Güçlendirilmiş yardımcı polimer kafeslerle yapılan yeni malzeme, bir çimento matrisine gömülüdür ve grafit tozu, malzemenin elektrot işlevi görmesine yardımcı oluyor. Bu sayede, katmanlar tetiklendiğinde malzeme elektriksel olarak aktive oluyor. Malzemenin ayrıca “self-sensing” özelliği vardır, yani kendini algılayabilme yeteneği sayesinde deformasyon ve stres gibi faktörleri tespit edebiliyor.
Araştırmacılar yaptıkları deneylerde, yeni metamalzeme betonun basınç altında yüzde 15’e kadar sıkıştırılabildiğini ve aynı zamanda 330 μW güç üretebildiğini tespit ettiler. Bu hem sıkıştırılabilirlik hem de enerji toplama özelliklerine sahip ilk kompozit malzeme olduğu iddiasını ortaya koyuyor.
Amir Alavi, bu çağdaş betonun havaalanı pistlerinde şok emici mühendislik malzemelerinin geliştirilmesinde veya sismik taban izolasyon sistemleri gibi uygulamalarda kullanılabileceğini; dolayısıyla betonun inşaat sektöründeki kullanım alanlarının da genişleyeceğini ifade ediyor.
Metamalzeme beton tarafından oluşturulan elektrik sinyalleri, yapıda meydana gelen hasarları izlemek için deprem durumlarında kullanılabilir. Bu sayede mühendisler, depremin yapı üzerindeki etkilerini azaltmak için daha kapsamlı araştırmalar ve tespitler yapabilirler.
Bu malzemenin bir başka potansiyel kullanım alanı da otoyollar olabilir. Yollar bu malzemeyle kaplandığında, GPS sinyalleri çok zayıf olduğunda veya LiDAR teknolojisiyle ilgili sorunlar yaşandığında, bu malzeme otonom araçlara yardımcı olabilir. Bu metamalzeme içerisine gömülebilen çipler sayesinde, otonom araçlar sorunsuz bir şekilde seyahat edebilirler.
