隨著買車一族的增加，道路質(zhì)量也成為不容忽視的問(wèn)題。而在道路建設(shè)的主要材料中，瀝青路面相對(duì)來(lái)說(shuō)具有行車舒適性佳、延長(zhǎng)輪胎使用壽命、節(jié)省燃油等優(yōu)勢(shì)。

然而，一群荷蘭的科學(xué)家們正在想方設(shè)法讓它進(jìn)一步升級(jí)，讓瀝青路面在能夠自我修復(fù)的同時(shí)，也給愈發(fā)普及的電動(dòng)汽車進(jìn)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(huì)變成堅(jiān)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(diǎn)是這種多孔瀝青不耐用，使用時(shí)間長(zhǎng)了之后，它就會(huì)出現(xiàn)裂縫和坑洼。

這不僅僅會(huì)造成行駛顛簸和交通擠塞的問(wèn)題，它還會(huì)導(dǎo)致馬路行駛環(huán)境的不安全，要知道，缺乏良好維護(hù)的道路可能要為高速公路上死亡人數(shù)的三分之一負(fù)責(zé)。

瀝青路面坑坑洼洼

解決這個(gè)問(wèn)題的辦法之一，就是荷蘭代爾夫特大學(xué)的材料科學(xué)家 Erik Schlangen提出的“可自我修復(fù)的瀝青”。在一場(chǎng)Ted演講中，它向觀眾展示了這種特殊的瀝青，其使用的材料中混合有小型鋼纖維，可以使瀝青導(dǎo)電。

他在臺(tái)上甚至這種特殊的瀝青

此外，如果在瀝青上運(yùn)行大型感應(yīng)器（基本上就是一塊巨大的磁鐵），它會(huì)使瀝青和鋼纖維變熱，然后這些小的裂縫就會(huì)自行閉合。

演示圖

所以，這并不是完全的自我修復(fù)，因?yàn)槟闳匀恍枰慌_(tái)感應(yīng)電機(jī)，但是不論怎樣，這還是比關(guān)閉道路、花費(fèi)好幾天修路來(lái)得方便。

在鋪設(shè)這種“可以愈合”的道路

“自愈瀝青”已經(jīng)在荷蘭的12條不同的道路上進(jìn)行了測(cè)試，其中一個(gè)瀝青路面自2010年以來(lái)一直運(yùn)行并向公眾開(kāi)放。

所有這些瀝青道路至今仍然處于完美狀態(tài)，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，在那之后我們才能真正開(kāi)始看到兩種材料的差異。

他估計(jì)，材料的整體成本將比普通瀝青價(jià)格高出25％，但是道路壽命可能會(huì)翻一番。據(jù)估計(jì)，如果所有的道路都使用這種材料，荷蘭每年可以節(jié)省9000萬(wàn)歐元。

比起發(fā)明這種特殊的瀝青，Schlangen實(shí)驗(yàn)室還有更酷的想法。他認(rèn)為這種道路甚至可以為電動(dòng)汽車充電：

“在瀝青中放置鋼纖維意味著你可以向它發(fā)送信息，這意味著，人們有可能可以在開(kāi)車的時(shí)候?yàn)殡妱?dòng)汽車充電。

這是早期的設(shè)想，我們之后將在交通信號(hào)燈前進(jìn)行一些試驗(yàn)，進(jìn)行這個(gè)試驗(yàn)的目的是，讓你可以在交通擁堵時(shí)給汽車充電?！?/p>

直接在路面充電

根據(jù)麻省理工學(xué)院混凝土可持續(xù)發(fā)展中心主任Franz-Josef Ulm的說(shuō)法，生產(chǎn)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(xué)院相關(guān)行業(yè)的研究人員聚集在一起，力求使材料更加耐用、環(huán)保。

許多研究都是最近才出爐，因?yàn)殡m然混凝土已經(jīng)存在了幾千年，但因?yàn)橹皼](méi)有足夠先進(jìn)的工具進(jìn)行測(cè)量，混凝土基礎(chǔ)構(gòu)件的密度直到2007年才被知曉。

其中，有一個(gè)項(xiàng)目是通過(guò)調(diào)整道路材料來(lái)減少車輛的燃料消耗。

“當(dāng)你開(kāi)車經(jīng)過(guò)路面，你會(huì)撞出一個(gè)小的凹坑。你看不到它，因?yàn)樗浅Ｐ?，但是由于材料的行為和紋理，實(shí)際上你開(kāi)車的時(shí)候總是有輕微向上的趨勢(shì)?！?/p>

Ulm將其與在沙灘上跑步進(jìn)行比較，在沙灘上跑步比在堅(jiān)硬的表面跑步更難，這些“凹坑”會(huì)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(duì)環(huán)境的影響。

研究表明，在弗吉尼亞州的道路上進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，這一過(guò)程將汽車對(duì)環(huán)境的影響降低了3％。 “對(duì)于一輛私人轎車，這沒(méi)有太大的區(qū)別，但對(duì)于一個(gè)州甚至一個(gè)國(guó)家來(lái)說(shuō)，它扮演著重要的角色，”Ulm補(bǔ)充道。

混合混凝土研究和教育基金會(huì)執(zhí)行董事Julia Garbini說(shuō)，路面行業(yè)開(kāi)始應(yīng)用這一研究提供的一些啟示。她說(shuō)：“現(xiàn)在正在進(jìn)行的許多工作已經(jīng)開(kāi)始影響到混凝土的具體生產(chǎn)方式了。”

Ulm與其他研究員們正在實(shí)驗(yàn)

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(dāng)裂紋發(fā)生時(shí)，人們可以通過(guò)添加鋼筋來(lái)承擔(dān)結(jié)構(gòu)的重量。

但當(dāng)混凝土破裂，水或鹽從除冰建筑物滲入，鋼筋就會(huì)開(kāi)始腐蝕。這將會(huì)損害整個(gè)結(jié)構(gòu)，也是很多舊橋崩塌的重要原因。

Schlangen說(shuō)：“如果你想制作一個(gè)自我修復(fù)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(méi)法滲透進(jìn)來(lái)?！?/p>

現(xiàn)在最有希望的解決方案是在混凝土中加入特殊的細(xì)菌。細(xì)菌生活在混合物中，并產(chǎn)生碳酸鈣，碳酸鈣的形成有助于填充裂縫。

顯微鏡下的這種真菌

Schlangen補(bǔ)充說(shuō)：

“我們知道，這些細(xì)菌可以在自然界生活200多年，所以我們發(fā)明了將這些細(xì)菌置于混凝土中的技術(shù)，這些細(xì)菌的存活時(shí)間絕對(duì)比混凝土結(jié)構(gòu)的使用周期要長(zhǎng)。此外，他們對(duì)人類沒(méi)有任何副作用，所以它是安全的。”

測(cè)試混凝土并不容易，因?yàn)樗氖】赡苁菫?zāi)難性的 。盡管如此，Schlangen的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)將這種混凝土應(yīng)用于一些小型建筑，但截止目前，他們?nèi)栽谕晟浦谱鞑牧稀?/p>

值得高興的是，盡管歐洲和美國(guó)的混凝土相關(guān)規(guī)定相當(dāng)嚴(yán)格，但日本、韓國(guó)等規(guī)定較為寬松的國(guó)家則對(duì)此表示了興趣。

Schlangen在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

其實(shí)，中國(guó)已經(jīng)試驗(yàn)了再生劑微膠囊自修復(fù)道路。

今年1月5號(hào)，自修復(fù)道路的試驗(yàn)段在中國(guó)通過(guò)為期兩年實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證，試驗(yàn)段分別位于天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)和河北省邯鄲市，各長(zhǎng)50米。

天津圣工科技發(fā)展有限公司主導(dǎo)了這類新材料及新術(shù)的應(yīng)用研究。其中的主要研發(fā)人員蘇峻峰是荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的博士后，目前在天津工業(yè)大學(xué)擔(dān)任教授。

兩段試驗(yàn)段分別采用了不同的微膠囊尺寸及添加比例，微膠囊璧材分別采用了聚合物和聚合物有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合材料。

在24個(gè)月的實(shí)驗(yàn)和觀察期間，研究團(tuán)隊(duì)采用不間斷的收集數(shù)據(jù)的方式測(cè)定其老化程度，觀察取樣瀝青中的微膠囊的形態(tài)等參數(shù)。

通過(guò)這些收集來(lái)的數(shù)據(jù)與試驗(yàn)段瀝青老化程度及微膠囊在瀝青中的形態(tài)進(jìn)行對(duì)比，初步驗(yàn)證了采用再生劑微膠囊來(lái)延長(zhǎng)瀝青道面使用壽命的可行性。

根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的相關(guān)報(bào)告，我國(guó)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(jiǎn)易鋪裝道路占43%。

而這一試驗(yàn)的結(jié)果為可修復(fù)瀝青道路在國(guó)內(nèi)的進(jìn)一步應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。