Запоминающие форму материалы находят своё применение в строительной индустрии

01/08/2014

Запоминающие форму материалы находят своё применение в строительной индустрииСплавы, обладающие свойством «памяти формы», способны возвращаться в своё первоначальное состояние после сильной деформации. Причём причина изменения первоначальной формы не имеет значения. Деформация может происходить и спонтанно, и после воздействия тепла. Такое свойство делает эти материалы полезными не только в быту, но и для изготовления различных технических приложений, таких как термостаты, стенты и микро-приводы. Весьма полезны эти материалы и в строительной отрасли, например, в укреплении мостов.

Если бетонная балка отливается с армирующими стержнями, изготовленными из запоминающих форму материалов, они могут быть "активированы" путём воздействия тепла. Стержни стремятся вернуться к своей первоначальной форме, но из-за своей бетонной оболочки они не могут этого сделать так, чтобы не оказывать давления на балку. Этот эффект может быть использован, например, при строительстве пролётов моста. Для придания стержням необходимых качеств запоминающие форму стержни должны нагреваться пропусканием через них электрического тока. Это избавляет от необходимости применения сложных систем натяжения и изоляции, используемых при обычных методах.

Титановые сплавы никеля, применяемые для изготовления оправ или стентов, не очень подходят для использования в строительной промышленности. Запоминающие форму материалы на основе железа гораздо более привлекательны, так как и сырьё, и расходы на обработку гораздо дешевле. Тем не менее, на сегодняшний день одна проблема всё-таки остаётся камнем преткновения: для активации эффекта памяти материалы в настоящее время должны быть нагреты до 400° С, что для конструкций связанных бетоном, раствором или другими чувствительными к нагреванию материалами, является слишком высоким показателем.

Исследователям швейцарской лаборатории Empa под руководством Кристиана Линенбаха  уже удалось разработать новый железомарганцевый сплав кремния, который активируется уже при 160° С. Эта температура гораздо лучше подходит для бетона. Используя метод термодинамического моделирования, исследователи "разработали" целый ряд виртуальных сплавов, а затем начали выбирать наиболее перспективные комбинации. После этого материалы были изготовлены в лаборатории и их способность "запоминать" форму прошла испытания.

Некоторые из новых видов материалов полностью удовлетворили все требования строительных инженеров, что явилось важной вехой на пути обеспечения строительной индустрии стальными сплавами, обладающими "памятью". Другими словами, теперь их можно производить тоннами.

 

Долгий путь от лаборатории до готового продукта

Один из сотрудников лаборатории инженерных сооружений Empa Кристоф Чадерский считает, что полученные путём использования этой методики материалы на основе железа имеют многообещающее будущее в строительстве. Этот способ производства проще и дешевле. Он использует фибробетон, ламинаты и ребристую армирующую сталь. Технико-экономическое обоснование, финансируемое Комиссией по Технологиям и Инновациям (КТИ), недавно показало, что новые сплавы можно производить в промышленном масштабе, а не только для лабораторных исследований.