這個創新給滿分: 瀝青路面不僅能自我修復, 還能給電動汽車充電 |潮科技
作者| 廖垠雪
編輯| 傅博
隨著買車一族的增加，道路品質也成為不容忽視的問題。而在道路建設的主要材料中，瀝青路面相對來說具有行車舒適性佳、延長輪胎使用壽命、節省燃油等優勢。
然而，一群荷蘭的科學家們正在想方設法讓它進一步升級，讓瀝青路面在能夠自我修復的同時，也給愈發普及的電動汽車進行充電。
瀝青很容易使用：你只需將它加溫、混合，一旦冷卻，它就會變成堅硬的路面。瀝青路面通常是多孔的，這些毛孔可以吸收噪音，使道路更安靜。
但缺點是這種多孔瀝青不耐用，使用時間長了之後，它就會出現裂縫和坑窪。
這不僅僅會造成行駛顛簸和交通擠塞的問題，
瀝青路面坑坑窪窪
解決這個問題的辦法之一，就是荷蘭代爾夫特大學的材料科學家 Erik Schlangen提出的“可自我修復的瀝青”。
他在臺上甚至這種特殊的瀝青
此外，如果在瀝青上運行大型感應器（基本上就是一塊巨大的磁鐵），它會使瀝青和鋼纖維變熱，
演示圖
所以，這並不是完全的自我修復，因為你仍然需要一台感應電機，但是不論怎樣，這還是比關閉道路、花費好幾天修路來得方便。
在鋪設這種“可以癒合”的道路
“自愈瀝青”已經在荷蘭的12條不同的道路上進行了測試，其中一個瀝青路面自2010年以來一直運行並向公眾開放。
所有這些瀝青道路至今仍然處於完美狀態，但是Schlangen指出，即使普通的瀝青路面也可以使用大約7至10年，在那之後我們才能真正開始看到兩種材料的差異。
他估計，材料的整體成本將比普通瀝青價格高出25％，
比起發明這種特殊的瀝青，Schlangen實驗室還有更酷的想法。他認為這種道路甚至可以為電動汽車充電：
“在瀝青中放置鋼纖維意味著你可以向它發送資訊，這意味著，人們有可能可以在開車的時候為電動汽車充電。
這是早期的設想，我們之後將在交通信號燈前進行一些試驗，進行這個試驗的目的是，讓你可以在交通擁堵時給汽車充電。”
直接在路面充電
根據麻省理工學院混凝土可持續發展中心主任Franz-Josef Ulm的說法，生產混凝土材料所排放的二氧化碳占全球二氧化碳排放量的10％。
因此，學院相關行業的研究人員聚集在一起，力求使材料更加耐用、環保。
許多研究都是最近才出爐，因為雖然混凝土已經存在了幾千年，但因為之前沒有足夠先進的工具進行測量，混凝土基礎構件的密度直到2007年才被知曉。
其中，有一個專案是通過調整道路材料來減少車輛的燃料消耗。
“當你開車經過路面，你會撞出一個小的凹坑。你看不到它，因為它非常小，但是由於材料的行為和紋理，實際上你開車的時候總是有輕微向上的趨勢。”
Ulm將其與在沙灘上跑步進行比較，在沙灘上跑步比在堅硬的表面跑步更難，這些“凹坑”會讓汽車消耗更多能量。
所以，改變混凝土粗糙度可以減少汽車能源消耗，從而減輕對環境的影響。
研究表明，在維吉尼亞州的道路上進行試驗時，這一過程將汽車對環境的影響降低了3％。 “對於一輛私人轎車，這沒有太大的區別，但對於一個州甚至一個國家來說，它扮演著重要的角色，”Ulm補充道。
混合混凝土研究和教育基金會執行董事Julia Garbini說，路面行業開始應用這一研究提供的一些啟示。她說：“現在正在進行的許多工作已經開始影響到混凝土的具體生產方式了。”
Ulm與其他研究員們正在實驗
力度是改善混凝土的另一種方式。
混凝土很便宜，但容易破裂，因此當裂紋發生時，人們可以通過添加鋼筋來承擔結構的重量。
但當混凝土破裂，水或鹽從除冰建築物滲入，鋼筋就會開始腐蝕。這將會損害整個結構，也是很多舊橋崩塌的重要原因。
Schlangen說：“如果你想製作一個自我修復的混凝土，我們必須做一些可以填充裂縫的東西，讓水或鹽沒法滲透進來。“
現在最有希望的解決方案是在混凝土中加入特殊的細菌。細菌生活在混合物中，並產生碳酸鈣，碳酸鈣的形成有助於填充裂縫。
顯微鏡下的這種真菌
Schlangen補充說：
“我們知道，這些細菌可以在自然界生活200多年，所以我們發明了將這些細菌置於混凝土中的技術，這些細菌的存活時間絕對比混凝土結構的使用週期要長。此外，他們對人類沒有任何副作用，所以它是安全的。”
測試混凝土並不容易，因為它的失敗可能是災難性的 。儘管如此，Schlangen的團隊已經將這種混凝土應用於一些小型建築，但截止目前，他們仍在完善製作材料。
值得高興的是，儘管歐洲和美國的混凝土相關規定相當嚴格，但日本、韓國等規定較為寬鬆的國家則對此表示了興趣。
Schlangen在進行實驗
其實，中國已經試驗了再生劑微膠囊自修復道路。
今年1月5號，自修復道路的試驗段在中國通過為期兩年實際應用驗證，試驗段分別位於天津經濟技術開發區和河北省邯鄲市，各長50米。
天津聖工科技發展有限公司主導了這類新材料及新術的應用研究。其中的主要研發人員蘇峻峰是荷蘭代爾夫特理工大學的博士後，目前在天津工業大學擔任教授。
蘇俊峰教授
兩段試驗段分別採用了不同的微膠囊尺寸及添加比例，微膠囊璧材分別採用了聚合物和聚合物有機無機複合材料。
在24個月的實驗和觀察期間，研究團隊採用不間斷的收集資料的方式測定其老化程度，觀察取樣瀝青中的微膠囊的形態等參數。
通過這些收集來的資料與試驗段瀝青老化程度及微膠囊在瀝青中的形態進行對比，初步驗證了採用再生劑微膠囊來延長瀝青道面使用壽命的可行性。
根據前瞻產業研究院發佈的相關報告，我國公路的總體路面鋪裝率仍較低，2014年，瀝青混凝土路面僅占公路總里程的19%，未鋪裝和簡易鋪裝道路占43%。
而這一試驗的結果為可修復瀝青道路在國內的進一步應用奠定了基礎。
這意味著，人們有可能可以在開車的時候為電動汽車充電。這是早期的設想，我們之後將在交通信號燈前進行一些試驗，進行這個試驗的目的是，讓你可以在交通擁堵時給汽車充電。”
直接在路面充電
根據麻省理工學院混凝土可持續發展中心主任Franz-Josef Ulm的說法，生產混凝土材料所排放的二氧化碳占全球二氧化碳排放量的10％。
因此，學院相關行業的研究人員聚集在一起，力求使材料更加耐用、環保。
許多研究都是最近才出爐，因為雖然混凝土已經存在了幾千年，但因為之前沒有足夠先進的工具進行測量，混凝土基礎構件的密度直到2007年才被知曉。
其中，有一個專案是通過調整道路材料來減少車輛的燃料消耗。
“當你開車經過路面，你會撞出一個小的凹坑。你看不到它，因為它非常小，但是由於材料的行為和紋理，實際上你開車的時候總是有輕微向上的趨勢。”
Ulm將其與在沙灘上跑步進行比較，在沙灘上跑步比在堅硬的表面跑步更難，這些“凹坑”會讓汽車消耗更多能量。
所以，改變混凝土粗糙度可以減少汽車能源消耗，從而減輕對環境的影響。
研究表明，在維吉尼亞州的道路上進行試驗時，這一過程將汽車對環境的影響降低了3％。 “對於一輛私人轎車，這沒有太大的區別，但對於一個州甚至一個國家來說，它扮演著重要的角色，”Ulm補充道。
混合混凝土研究和教育基金會執行董事Julia Garbini說，路面行業開始應用這一研究提供的一些啟示。她說：“現在正在進行的許多工作已經開始影響到混凝土的具體生產方式了。”
Ulm與其他研究員們正在實驗
力度是改善混凝土的另一種方式。
混凝土很便宜，但容易破裂，因此當裂紋發生時，人們可以通過添加鋼筋來承擔結構的重量。
但當混凝土破裂，水或鹽從除冰建築物滲入，鋼筋就會開始腐蝕。這將會損害整個結構，也是很多舊橋崩塌的重要原因。
Schlangen說：“如果你想製作一個自我修復的混凝土，我們必須做一些可以填充裂縫的東西，讓水或鹽沒法滲透進來。“
現在最有希望的解決方案是在混凝土中加入特殊的細菌。細菌生活在混合物中，並產生碳酸鈣，碳酸鈣的形成有助於填充裂縫。
顯微鏡下的這種真菌
Schlangen補充說：
“我們知道，這些細菌可以在自然界生活200多年，所以我們發明了將這些細菌置於混凝土中的技術，這些細菌的存活時間絕對比混凝土結構的使用週期要長。此外，他們對人類沒有任何副作用，所以它是安全的。”
測試混凝土並不容易，因為它的失敗可能是災難性的 。儘管如此，Schlangen的團隊已經將這種混凝土應用於一些小型建築，但截止目前，他們仍在完善製作材料。
值得高興的是，儘管歐洲和美國的混凝土相關規定相當嚴格，但日本、韓國等規定較為寬鬆的國家則對此表示了興趣。
Schlangen在進行實驗
其實，中國已經試驗了再生劑微膠囊自修復道路。
今年1月5號，自修復道路的試驗段在中國通過為期兩年實際應用驗證，試驗段分別位於天津經濟技術開發區和河北省邯鄲市，各長50米。
天津聖工科技發展有限公司主導了這類新材料及新術的應用研究。其中的主要研發人員蘇峻峰是荷蘭代爾夫特理工大學的博士後，目前在天津工業大學擔任教授。
蘇俊峰教授
兩段試驗段分別採用了不同的微膠囊尺寸及添加比例，微膠囊璧材分別採用了聚合物和聚合物有機無機複合材料。
在24個月的實驗和觀察期間，研究團隊採用不間斷的收集資料的方式測定其老化程度，觀察取樣瀝青中的微膠囊的形態等參數。
通過這些收集來的資料與試驗段瀝青老化程度及微膠囊在瀝青中的形態進行對比，初步驗證了採用再生劑微膠囊來延長瀝青道面使用壽命的可行性。
根據前瞻產業研究院發佈的相關報告，我國公路的總體路面鋪裝率仍較低，2014年，瀝青混凝土路面僅占公路總里程的19%，未鋪裝和簡易鋪裝道路占43%。
而這一試驗的結果為可修復瀝青道路在國內的進一步應用奠定了基礎。