Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего

02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения.

В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений.

Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфраструктуры: старые мосты и дорожные плиты часто подвержены растрескиванию и коррозии. Новый подход сочетает сверхпрочный фибробетон UHPFRC и арматуру из Fe-SMA. Такой бетон отличается высокой плотностью и водостойкостью, что позволяет его наносить непосредственно на дорожные плиты, создавая надежную основу для самовосстановления.

Принцип действия системы основан на физических свойствах Fe-SMA. После закрепления стержней в бетонной конструкции их нагревают до примерно 200 °C. При этом арматура сжимается, стремясь вернуться к исходной форме, а бетон удерживает ее жестко. Внутри конструкции формируется контролируемое напряжение, которое выполняет роль "прессования": трещины закрываются, деформированные элементы выравниваются, и несущая способность плиты фактически удваивается без применения громоздких механических натяжных устройств.

Для проверки концепции инженеры провели испытания на полноразмерных бетонных плитах длиной 5 метров и моделях консольных настилов. Плиты намеренно повредили до появления трещин, после чего запускали процесс восстановления. За ходом эксперимента наблюдали с помощью высокоточных цифровых камер и встроенных волоконно-оптических датчиков, которые фиксируют малейшие деформации металла в режиме реального времени, используя рассеяние света.

Анжела Секвейра Лемос, научная сотрудница Лаборатории структурной инженерии, подчеркнула простоту внедрения технологии: достаточно закрепить стержни и нагреть их, после чего процесс самовосстановления начинается автоматически. Результаты испытаний показали, что комбинация Fe-SMA и UHPFRC значительно превосходит традиционные методы армирования, особенно в условиях интенсивного дорожного движения.

Хотя сплав Fe-SMA пока дороже обычной стали, разработчики рекомендуют его для точечной модернизации наиболее поврежденных участков мостов и дорог. Такой подход позволяет существенно продлить срок службы сооружений, снижая необходимость в дорогостоящих работах по полной замене конструкций.

<< Назад: Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

>> Вперед: Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

LG и Prime Video: студияная версия кинематографа 31.07.2026

Современные телевизоры предлагают множество режимов изображения, которые автоматически корректируют цвета, контраст и резкость. Однако создатели фильмов часто жалуются, что дополнительная обработка искажает их замысел. Новая функция, появившаяся на телевизорах LG, пытается решить эту проблему, передавая контроль над настройками непосредственно студии. LG и Prime Video запустили режим "Оригинал автора" - первую настройку изображения, которой управляет сама студия. Он доступен только на OLED evo 2026 модельного года. LG Electronics и Prime Video объявили о совместной инициативе, приуроченной к стриминговой премьере фильма "Властелины Вселенной". В рамках сотрудничества на телевизорах компании появились две новые функции - режим изображения "Оригинал автора" и голосовая команда для пульта Magic Remote. Ключевая новинка - режим "Оригинал автора", который в LG называют первым в области настройки изображения для стримингового контента. Его отличие от распространенного FILMMAKER MODE за ...>>

Астронавты на Марсе не смогут выжить даже в скафандрах 30.07.2026

Высадка людей на Марс остается одной из самых амбициозных целей космических агентств. Красная планета лишена пригодной для дыхания атмосферы и подвергается высокому уровню солнечной радиации, поэтому астронавты смогут находиться на ее поверхности только в специальных скафандрах. Однако новые исследования показывают, что даже самые современные космические костюмы могут оказаться непригодными для работы в условиях марсианской гравитации. По результатам испытаний стало ясно, что новые скафандры NASA не подходят для использования астронавтами на Красной планете. На Марсе отсутствует воздух, пригодный для дыхания, а также наблюдается высокий уровень солнечной радиации. Это лишь некоторые из многих факторов, которые усложнят нахождение людей на поверхности. Современные скафандры не рассчитаны на марсианскую гравитацию, составляющую примерно 38 процентов земной. Новейшее поколение костюмов просто слишком тяжелое для использования на Марсе, пишет Phys. Новая серия скафандров, которую раз ...>>

Случайная новость из Архива Космические ракеты на сточных водах 29.03.2022 Испанские ученые хотят преобразовывать сточные воды астронавтов на Марсе в ракетное топливо с использованием энергии Солнца. Если люди хотят выжить на Марсе, им нужно будет использовать все доступные ресурсы, включая сточные воды астронавтов. Ученые придумали технологию, которая использует солнечный свет для производства ракетного топлива из этих отходов. Созданием нового технологического процесса производства топлива на Марсе занимается испанская технологическая компания Tekniker. "Мы хотим создать первый реактор для производства космического топлива на Марсе, используя воздух планеты, который на 95% состоит из углекислого газа. Реактор будет питаться от солнечного света, а сточные воды астронавтов будут использоваться для производства ракетного топлива", - говорит специалист Борха Позо из компании Tekniker. С помощью новой технологии можно также будет очищать воду, и астронавты смогут ее повторно использовать. Данный проект напоминает сюжет фантастического фильма "Марсианине", в котором герой Мэтта Дэймона выжил на Марсе благодаря тому, что использовал продукты своей жизнедеятельности для удобрения почвы. Благодаря этому он смог выращивать овощи. "Фотоэлектрохимическая" система на Марсе будет опираться на высокоэффективные каталитические материалы для производства углеводородов, таких как метан, а также монооксид углерода или спирты из углекислого газа и сточных вод. "Во время путешествий на Марс очень много веществ будут дефицитным продуктом. Поэтому CO2 является ценным ресурсом для производства химикатов и топлива", - говорит Позо. Будет интересно сочетать очистку сточных вод с производством топлива из CO2.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026