美國科學家開發自動升溫混凝土 無需鏟子和鹽就能融雪

譯者/Elisa

美國北部地區,每年都要花上幾百萬美元修復因為寒冬受損的道路,甚至儲冰作業就得耗費超過20億美元支出,還會造成排碳問題。排放不只是在建設新基礎設施,也會在維修舊的設施時產生,就無法達成在未來幾十年內淨零碳排的目標。美國卓克索大學(Drexel University)研究人員因此研究出一種,可自行加熱的混凝土,只要溫度一到冰點程度,不需外部系統就可自行加熱,溶化幾英吋厚的雪。過去三年冬天裡,這項新混凝土也經過了廣泛測試。

美國科學家開發自動升溫混凝土,無需鏟子和鹽就能融雪。圖/截取自 Interesting Engineering

石蠟油可釋放熱量維持混凝土溫度

卓克索工程學院副教授法納姆(Amir Farnam)的團隊,致力研究在嚴寒中,也能保持混凝土較高溫的辦法,因為道路溫度若能維持在冰點之上,就能延長使用壽命。關鍵材料就在石蠟油(liquid paraffin),在室溫下是液體,在混凝土混合物中就可當作相變材料(phase-change material, PCM),當溫度下降到冰點時,石蠟油就會凝固,但在相變過程中,混和碳氫化合物時就會釋放熱量,幫助混凝土保持溫暖。

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新型混凝土可維持溫度長達10小時

團隊使用三塊混凝土板,第一塊裡含的卵石與碎石片塗有石蠟油,第二塊則是混凝土直接混和石蠟油小膠囊,第三塊則不含石蠟油作為對照。最後三塊混凝土板放置寒冬下,科學家再以攝影機和熱偵測器監控,結果顯示,實驗頭兩年,出現32次氣溫降至冰點,以及5次降雪至少達一英吋的情況。但在寒冷氣溫下,含有相變材料的混凝土板,也能將表面溫度維持在攝氏5至12度長達10小時,就能以每小時0.25英吋的速度融化雪。另外研究人員也發現,有粒料 (aggregates)混和相變材料的混凝土板,比混凝土混和相變材料膠囊的保溫時間更長,可能因為粒料的孔隙率(porosity)可讓相變材料再釋放熱量前,維持液態更久,這項新型混凝土也有望運用在美國北部和山區。

資料來源:Interesting Engineering

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