Giới thiệu: Một tiền vệ mới ở phòng kỹ thuật Runway

Các đường băng sân bay chịu đựng những vật liệu cơ khí cực kỳ khó khăn, xe đạp nhiệt, dầu khí đốt và đồ dùng khí hậu, vật liệu mặt đường truyền thống, trong khi đáng tin cậy, những giới hạn về tuổi thọ và hiệu quả. không phải là kỹ thuật điều khiển vật liệu ở thang máy nguyên tử - những người sử dụng mô hình thay đổi mô hình và tương lai của công nghệ nano trong việc mở rộng tính năng và hiệu suất, vẽ trên các dự án nghiên cứu và thí nghiệm công nghiệp phi công.

Hiểu công nghệ Nano trong việc xây dựng vật liệu

Ở thang này, các tính chất vật chất như bề mặt, phản ứng hóa học và sức mạnh cơ học thay đổi đáng kể. một hạt có kích thước nano của silo hoặc đất sét, có tỷ lệ lớn hơn nhiều so với khối lượng lớn của nó, cho phép kết nối mạnh mẽ hơn với ma trận xung quanh. trong kỹ thuật mặt đường, điều này chuyển thành các cấu trúc dày hơn, giảm độ ẩm, và tăng cường khả năng phá vỡ và xâm nhập nước.

Những vật liệu thông thường dùng trong các khu nhà ở trên đường

Một số vật liệu nano đã thể hiện lời hứa đặc biệt:

  • Nano-silica (SiO2): ) Phản ứng mạnh mẽ của loài cá tầm cực lớn này lấp đầy những khoảng trống nhỏ trong bê tông, cải thiện sức nén và giảm khả năng sử dụng.
  • Nano-clay (Norillonite): ) đĩa có thể tăng cường chất kết dính nhựa đường, tăng độ cứng và kháng cự để đi lên ở nhiệt độ cao.
  • Carbon nano ống (CNNS): cấu trúc cacbon có độ bền đặc biệt.
  • Chất ô-xít Graphene:) Một tờ carbon đơn nguyên có thể tăng cường sự kết hợp giữa sự kết hợp và ràng buộc trong khi cung cấp tính chất tự kiểm soát cho việc giảm cân.
  • Titanium dioxide (TO2): Photocatalycles làm suy giảm chất ô nhiễm hữu cơ và giảm nhiệt độ bề mặt bằng cách phản xạ bức xạ hồng ngoại.

Tăng khả năng chịu đựng khi chạy bằng cách làm cha mẹ

Đường vỉa hè trên đường chạy thất bại chủ yếu là do mệt mỏi nứt ra, xoay, và sự hư hại về ẩm ướt.

Kháng chiến đột phá và làm cho đời sống trở nên thêm đau đớn

Trong đường nhựa nóng, các chất khử trùng thông thường cải thiện khả năng linh hoạt nhưng giảm thiểu ánh sáng. Nano-silo và ống nano tạo ra mạng lưới tăng cường 3 chiều. Một nghiên cứu bởi [FLT: 0] cấu trúc cấu trúc cơ bản giúp tăng độ linh hoạt và cấu trúc vật liệu (FLT:1) ) [FT:1) thấy rằng thêm 3% nano- silica bằng trọng lượng của đường kính ni- tơ tăng thêm sự mệt mỏi của hỗn hợp theo chiều hơn 40% dưới tải thêm 40%. Các phần nano cản trở việc phân phối các vật liệu vi mô để làm chúng đi vòng quanh các chướng ngại na- ti, và trì hoãn năng lượng.

Nước kháng chiến và bảo vệ nước đông lạnh

Sự hấp thụ là nguyên nhân chính gây ra sự tách rời các chất nhựa đường ra khỏi tổng thể. Sự sợ hãi na-nô áp dụng cho bề mặt tập hợp hoặc trộn vào nước kết dính ở mức độ phân tử. Nno-lacy với tỷ lệ cao về mặt chất lượng, tạo ra các đường dẫn cho phân tử nước, giảm đáng kể khả năng tập trung. trong các đường băng bê tông, các tuyến nano-sitia phản ứng với hydroxiide để tạo thêm chất lượng oxy-clidhyat (C-H), chất làm đông và cắt nước thành lớp và cắt giảm đáng kể đến 60%.

Đeo và chống bạo loạn

Những chiếc máy bay bị ma sát, va chạm với khí cầu và máy quét đường băng dần dần làm xói mòn bề mặt. các vật liệu quét bằng đường kính không gian như chất lỏng làm tăng bề mặt mà không làm cho mặt đường cứng.

Tăng cường khả năng vượt quá khả năng kéo dài

Kỹ thuật không chỉ kéo dài sự sống; nó cải thiện hoạt động của các đường băng theo cách đo lường ảnh hưởng đến sự an toàn và chi phí hoạt động.

Hệ thống chống đẩy và ma sát

Độ kháng trượt là quan trọng cho sự co giật và điều khiển theo hướng, đặc biệt trên đường băng ướt. Các bề mặt bề mặt có cấu trúc nanô có thể được thiết kế ở thang vi mô để tối ưu hóa sự cân bằng giữa cấu trúc vĩ mô (sự uốn nắn) và cấu trúc vi mô (cắt nối). Lấy thí dụ, phun lên các ống nano chứa các khối nano phụ tạo ra các hệ số nhỏ, khó khăn, mà tăng cường các hệ số ma sát đến 15&82; 20% mà không bị hư hỏng. Một số nano phụ nữ dùng dây hy vọng tăng cường hydropage qua việc quảng cáo các sợi phim điện ảnh điện tử.

Điều tiết nhiệt độ và sự chuyển động của đảo nhiệt

Các tuyến đường lấy phóng xạ mặt trời và có thể đạt nhiệt độ bề mặt hơn 60 °C (140 °F) vào mùa hè, dẫn đến việc nứt nhiệt độ và làm tăng sự thoái hóa lốp xe. các mô phỏng nano nano phân tán phản xạ gần- vi-rút, hạ nhiệt độ bề mặt xuống 5&82 ° 1; 10 ° 11 không chỉ làm giảm sự căng thẳng nhiệt độ mà còn giảm hiệu ứng nhiệt độ của đảo xung quanh sân bay.

Kháng chiến chống lại sự tấn công của hóa học

Chất lỏng tràn dầu, chất lỏng làm suy giảm và dầu lửa làm tê liệt chất thải hóa học, làm mềm và làm mềm chúng. Không mặc áo khoác tạo một rào cản ngăn chặn sự thâm nhập không thể phá vỡ. Kiểm tra phòng thí nghiệm bằng [FLT: 0] Phòng thí nghiệm [FrT: 0] Kỹ thuật viên cơ khí và kỹ thuật không gian (Aerospace Technology đóng vai 2 2016) ) cho thấy rằng các chất kết dính nano-siciated (không có khả năng ngăn chặn) chỉ 10% sau khi ngâm trong nhiên liệu trong nước trong vòng 72 giờ, so với 30% không được kết nối. Sự kháng cự này đặc biệt là những vùng có giá trị trong đường băng phun dầu.

Những phương pháp ứng dụng và những sự xem xét thực tế

Việc kết hợp vật liệu nano vào công trình xây dựng đường băng đòi hỏi phải xử lý cẩn thận để đảm bảo sự phân tán đồng nhất mà không cần sự hút thuốc.

  • Pha trộn: Nnoparticles được thêm vào bitum hoặc xi măng trong trộn. Đây là phương pháp đơn giản nhất nhưng cần phải có khả năng hoà âm thính giác cao để tránh cụm.
  • Mặc áo khoác:) một dung dịch lỏng treo lơ lửng của các phần nano được phun lên bề mặt tươi hoặc chữa lành.
  • Các tập hợp được tạo thành bởi nNano: Các tập hợp phụ kiện có sẵn với nanoparticles để cải thiện liên kết với các ràng buộc. Phương pháp này tăng cường vùng chuyển tiếp liên tục trong bê tông.

Mỗi phương pháp có giá cả đánh đổi, tính bền bỉ và dễ dàng ứng dụng để phục hồi đường băng, phun lên áo choàng nano cho phép được nâng cấp với giá thấp hơn trong các hoạt động bán dẫn tuần hoàn mà không cần thiết tái tạo lại toàn bộ hệ thống.

Nghiên cứu và dự án phi công

Sân bay quốc tế Denver (USA)

Trong năm 2019, Denver đã kiểm tra một lớp nhựa đường phủ trên một đoạn đường xe taxi trong vòng hai năm, phần nano cho thấy ít hơn 25% các vết nứt bề mặt hơn mức kiểm soát. sân bay báo cáo rằng vật liệu này chỉ thêm 7% vào vật liệu nhưng dự đoán sẽ kéo dài cuộc sống trong vòng 5 năm, giảm đáng kể các chi phí xe đạp.

Sân bay Singapore Changi

Changi thử nghiệm một hệ thống sửa chữa bê tông nano trên sàn nhà. một lợi thế quan trọng cho một trung tâm bận rộn.

Những thử thách và giới hạn

Bất kể lời hứa, việc nhận con nuôi phổ biến phải đối mặt với những trở ngại.

  • Cost: vật liệu nano có giá trị cao vẫn còn đắt. Các ống nano carbon trị 100–500 đô la mỗi gram, mặc dù giá cả đang giảm như là cán cân sản xuất.
  • Vấn đề về sự phân tán: Nanoparticles có xu hướng bị rối loạn bởi lực van der Waals.
  • Hưởng thụ và an toàn:) hít thở các phần nano trên không gây nguy hiểm hô hấp.
  • dữ liệu lão hóa lâu dài: vỉa hè tự động được giám sát chỉ trong vài năm. dự đoán hiệu suất 20 năm đòi hỏi các cuộc thử nghiệm lão hóa tăng tốc mà có thể không hoàn toàn sao chép lại điều kiện thực tế.
  • Khả năng tính toán: bề mặt Runway cuối cùng được xay và dùng lại trong nền lót mới. Hiệu ứng của nanoparticles về quá trình tái chế vẫn còn dưới sự điều tra; một số vật liệu nano có thể cản trở sự tái tạo của chất kết dính cũ.

Tầm nhìn tương lai: thông minh và tự hàn gắn các đường cao tốc

Biên giới tiếp theo là hệ thống vật liệu nano hoạt động. Nghiên cứu đang tiến hành tự chữa lành nhựa đường chứa các mô nano chứa các khối chứa các lỗ hổng nano, khi bị vỡ, các viên thuốc vỡ ra và giải phóng một chất chữa lành phục hồi các tính chất kết dính. một loại công việc khác sử dụng các dạng tuyến đường mô phỏng hình với các khối nano kết hợp với các khối chứa các vết nứt được gắn kết với nhau khi nhiệt từ các vòng hút ở sân bay.

Sự liên kết với việc giám sát sức khỏe cấu trúc cũng đang tăng. Các khối nano phụ như CNN có thể biến toàn bộ mặt đường thành bộ bộ lọc. Bằng cách đo sự kháng cự điện, các nhà điều hành có thể xác định các vi mô và độ ẩm bên dưới bề mặt trước khi chúng trở thành hiện thấy. Chính phủ liên bang đã tài trợ các nghiên cứu về khả năng sinh học trên các khái niệm "thông minh" như thế qua [FL: 0] Nghiên cứu kỹ thuật và Phát triển chi nhánh công nghệ [FL1].

Kết luận

Từ chất lỏng chống thấm và chất lỏng chống thấm nước cho đến việc tự làm sạch bề mặt và điều hòa nhiệt độ, những lợi ích này là hữu hình và ngày càng tăng tỉ lệ chi phí. trong khi thách thức phân tán, chi phí, và an toàn y tế vẫn còn, nghiên cứu và phi công đang tiếp tục mở đường cho việc nhận nuôi rộng hơn. sân bay mà ôm chặt những cải tiến này sẽ có những vỉa hè lâu dài hơn và bảo trì hơn trong những thập kỷ tới. đường băng tương lai sẽ được xây dựng một nano mét.

Để đọc thêm về vật liệu nano trong kỹ thuật vỉa hè, xem FHWA ’ chương trình nghiên cứu nhựa và Tạp chí Nno vật liệu ’ những vấn đề đặc biệt về ứng dụng xây dựng .