Ученые из Университета Вашингтона в Сент-Луисе нашли новое применение древнейшему строительному материалу – красному кирпичу. В ходе экспериментов у кирпичей было обнаружено уникальное свойство – они могут служить суперконденсаторами электричества. Сейчас ученые пытаются выяснить, как именно можно будет применять новое свойство при строительстве зданий.
Для того, чтобы кирпич приобрел новые свойства, химики разработали специальный состав из проводникового полимера, им они обрабатывают этот стройматериал. Затем кирпич нагревают в печи, за счет чего нановолокна полимера проникают в его пористую структуру.
В итоге кирпич становится «ионной губкой», которая накапливает и проводит электричество. Полимеризация происходит за счет взаимодействия с оксидом железа, или гематитом, и после нагрева кирпич меняет цвет.
«После того, как мы достаем кирпич из печи, он уже не красный, а синий. И даже если его разбить на части, он будет такого цвета. Поскольку гематит, придававший ему красный цвет, превратился в новый материал», – рассказал в беседе с Русской службой «Голоса Америки» профессор Университета Вашингтона в Сент-Луисе Джулио Дарси. (Julio D'Arcy, Washington University in St. Louis)
Профессор заметил, что «структура кирпича, на самом деле, очень хорошо подходит для хранения энергии»: «Поскольку для того, чтобы накапливать энергию, вам нужно пространство, вам нужен объем. А кирпич очень пористый, он как губка, но при этом очень прочная губка».
По словам разработчиков технологии, для того чтобы кирпичи превратились в суперконденсаторы электроэнергии, несколько десятков обработанных специальным составом кирпичей необходимо объединить между собой.
При этом, между кирпичами необходимо проложить небольшую прослойку, чтобы они не соприкасались между собой, говорит Джулио Дарси: «Созданная разница в потенциалах позволяет вам хранить энергию. На самом деле, это очень простая технология».
Идея ученых заключается в том, что построенные с применением кирпичей-конденсаторов здания смогут копить энергию в течение дня, например, получая ее от солнечных батарей, а затем отдавать ее по мере необходимости на протяжении нескольких часов.
В ходе эксперимента выяснилось, что при наличии пятидесяти «заряженных» кирпичей можно будет питать от них аварийное освещение в доме. При этом, если они подключены, например, к солнечной батарее, для их перезарядки будет достаточно 13 минут.
«Если вы будете разряжать наше устройство один раз в день, пройдет 30 лет, прежде чем этот аккумулятор перестанет работать», - утверждает Дарси.
Простота технологии также обеспечивает ее дешевизну. Для того, чтобы провести эксперимент, ученые выбрали самые дешевые кирпичи, купленные в строительном гипермаркете по 65 центов за штуку.
После экспериментов себестоимость кирпича-конденсатора составляет около одного доллара за штуку. Ученые также обнаружили, что кирпич продолжал питать лампочку электроэнергией даже будучи погруженным под воду.
Однако у технологии есть и минусы – плотность накопления тока, который могут проводить кирпичи, на данный момент очень низкая. Они заряжаются быстро, но выдают напряжение лишь в несколько Вольт. Кроме того, обработанные кирпичи нельзя использовать в декоративных целях или для внутренней отделки зданий.
«Вы можете случайно дотронуться до стены, являющейся накопителем. Да и вообще, находится рядом с проводниками электричества людям не стоит. Идея состоит в том, что накопители электричества должны находиться с внешней стороны здания, а не с той, которая обращена к вам», - говорит Джулио Дарси.
Кирпичи-конденсаторы также становятся чувствительны и к перепадам температуры: поэтому, например, камин из таких кирпичей также не построишь.
Однако разработка имеет огромный потенциал, убеждены ученые. Впрочем, прежде чем материал сможет использоваться при строительстве зданий, ученым предстоит выяснить, являются ли кирпичи-конденсаторы столь же прочными, как и обычные кирпичи.