新型“智能水泥”可用于建造更耐用的道路和城市

大自然的力量已经超越了我们用来建造我们的基础的材料，因为我们开始创造它们。冰雪不断地把重要的街道变成瓦砾；不管艰难的发展，房屋的设施都会破裂和瓦解。尽管水泥碎块运送了大量的垃圾，但为了保持街道的良好状态，每一英里的街道每年花费大约24000美元。

用精明的材料处理这个问题的专家通常通过扩大碳的测量来提高材料的容量，但是这样做会使材料失去一些机械性能。通过将纳米颗粒带入标准混凝土中，西北大学的科学家们设计了一种更精巧、更坚固、更实用的混凝土。

由于混凝土是全世界被吞噬最广泛的材料，混凝土行业占人类造成的臭氧消耗物质外流的8%，普通与生态设计教师安格·特雷斯·阿科诺前往纳米钢筋混凝土寻求答案。这项研究的主要发起人、麦考密克工程学院的副教师阿科诺说，纳米材料减轻了混凝土复合材料的碳印象，但到目前为止，人们对纳米材料对断裂行为的影响还没有多少考虑。

阿科诺说：“纳米颗粒在这一应用中的作用以前还没有人认识到，因此这是一个重大的飞跃。”作为一名裂缝力学大师，我需要了解如何改变混凝土的构造来改善断裂反应。”

传统的裂纹测试是将一系列光轴投射到一个巨大的正方形材料上，包括时间和材料束，只是偶尔会提示新材料的出现。

通过利用一种称为划痕测试的创新策略，Akono的实验室在一小部分时间内熟练地构建了对材料性能的预期。这项技术通过对无限小的混凝土块的外部进行锥形试验来测试断裂反应。阿科诺博士在攻读博士学位期间培养了这一新颖的战略。他说，这项工作需要更少的材料，并加快了新材料的披露。

阿科诺说：“我可以选择同时对各种材料进行测试。”我的策略直接应用在微米和纳米尺度上，节省了很多时间。然后，我们可以看到材料是如何作用的，它们是如何断裂的，最后我们可以预见到它们的防裂。”

通过划痕测试的期望同样允许设计师对材料进行修改，从而在更大范围内改进他们的展览。在这篇论文中，石墨烯纳米片是一种迅速流行于框架材料的材料，被用来提高普通混凝土的抗破坏性能。同样，将有限数量的纳米材料进行融合，可以改善水的传输特性，包括孔隙结构和水的渗透阻力，具体的相对减少率分别为76%和78%。

检查范围涉及许多领域，包括建筑开发、街道支持、传感器和发电机增强以及基础健康检查。

联合国预测，到2050年，66%的人口将聚集在城市社区。考虑到城市化的模式，具体的创造依赖于飙升。

采用更轻、更高性能混凝土的绿色实体将通过扩大支持时间表和减少浪费来减少其总体碳印象。

另一方面，精明的材料允许城市地区解决发展中的人口问题，尽可能的可用性，能源和多功能性。碳基纳米材料，包括石墨烯纳米片，目前正在考虑在计划中的精明混凝土为基础的传感器主要福祉检查。

阿科诺说，她已经精力充沛，可以在自己的实验室里参加随后的论文见面会，以及她的考试将影响他人的方式。到目前为止，她正在研究利用开发废物来塑造新混凝土的建议，并考虑通过扩大混凝土中可忽略的纳米材料部分来“使论文更进一步”。

阿科诺说：“我需要了解不同的情况，比如了解长期的处决。”例如，如果你有一个由碳基纳米材料制成的结构，你怎么能预见10年、20年甚至40年后的障碍呢？”