曼彻斯特大学 信用:CC0公共领域 先进材料的创新提供了颠覆性的潜力，可以改变我们建设未来城市的方式，让它们更环保、更智能
建筑业与所谓的基础工业(Foundation Industries)相关联，基础工业涵盖水泥、玻璃、陶瓷、金属、造纸和散装化学品行业，每年共生产2800万吨材料，占英国二氧化碳排放总量的10%
如果我们考虑《气候变化法案》(2008年)和英国政府关于到2050年将碳排放量减少到比1990年低80%的呼吁，那么很明显，这一领域是新方法的一个明显焦点
新材料的创新将极大地帮助城市规划者、开发商和建筑商从根本上构建一个零碳世界
减少混凝土排放 一个显而易见的选择是将石墨烯放入混凝土中
据国际事务研究所查塔姆研究所称，全球水泥产量——将混凝土粘合在一起的“胶水”——占全球二氧化碳产量的惊人的8%
石墨烯增强混凝土最近的实验非常有希望
我的同事阿德里安·尼克松(Adrian Nixon)是《石墨烯杂志》(Nixene Journal)的编辑，该杂志是一份致力于石墨烯和二维材料科学新闻的独立出版物，他对向混凝土中添加微量石墨烯和氧化石墨烯的各种研究进行了综述
阿德里安的评论透露，增加的只是0
03%的石墨烯粉末将混凝土的强度提高了25%的保守平均值
因此，考虑到水泥生产在全球二氧化碳排放中所占的比例，可以说，通过添加石墨烯使混凝土生产效率提高25%，我们反过来可以看到这将贯穿整个供应链，并有可能使全球二氧化碳水平降低2%
这是一个令人兴奋的提议，也是一个可以进行长时间辩论的提议——但最重要的一点是:通过在混凝土等建筑材料中添加适量的石墨烯，我们可以预期对我们的环境产生转型影响
更智能的城市 提高建筑材料可持续性的想法显然是我们应该给予极大关注的地方——但另一个非常有趣的问题是，我们如何利用先进材料的优势来支持未来的智能城市，这个问题可能被忽视了
智能城市被视为通过采用数字技术使我们的城市环境更加高效和绿色的一种方式，例如，可以更好地整合和管理我们的公用事业和能源系统
然而，如果这项技术的一部分被直接嵌入到进入我们的建筑和基础设施的材料中呢？石墨烯和更广泛的二维材料家族的令人兴奋之处在于它们非凡的多功能能力，以及这些超薄层的无尽组合，以开发全新的“设计者材料”，我统称为“石墨烯”
这种材料是开发新一代智能基础设施的理想材料
先进的道路网络 例如，位于曼彻斯特大学的旗舰先进材料加速器石墨烯工程创新中心(Graphene Engineering Innovation Centre)目前正与负责英国大部分公路网的政府公司英格兰高速公路公司(Highways England)和全球领先的自然和建筑资产设计和咨询公司阿卡迪亚思(Arcadis)合作开展多个项目
我们正在支持包括阿卡迪亚和英格兰高速公路在内的合作伙伴应对建筑和道路网络方面的挑战
一个例子可能是当电路需要应用于网络(通常是地下)时，开发技术的可行性，该技术可以嵌入道路结构本身，并与公路同时铺设，例如，作为结构的一个组成部分
这仍然是一个潜在的快速“成败”型项目，需要很多新的思考——但解决方案可能是在沥青或路面标志内，如道路线
道路本身能给你的汽车充电吗？ 但是，如果我们能够将这种多功能能力用于构成城镇或城市的所有基础设施和建筑，会怎么样呢？它将改变连接方式，使我们构建的环境结构能够对我们的日常需求做出响应并变得直观
因此，我们可以开始想象嵌入在我们道路网络中的充电点——每当电动车在交通灯前停下来或者在停车场停下来时，它可以就地充电
如果未来的车辆使用混合储能——即带有超级电容器单元的电池动力系统——那么当他们的司机愉快地在镇上行驶时，他们可以快速充电
当然，这些电池和超级电容器将采用新材料，与我们今天不得不使用的储能设备相比，它们能够更有效地工作
传感器技术也可以取得类似的进步，如果城市要达到变得更智能、更高效和最终更环保所需的连接水平，这将是至关重要的
石墨烯和传感器是天然的组合，因为石墨烯的大的表面积与体积比、独特的光学特性、优异的导电性和迁移率以及高热导率都可以极大地增强一系列传感器的功能
石墨烯和先进材料在使我们的建筑和基础设施不仅更加绿色，而且明显更加智能方面有着巨大的潜在作用
当我们展望迎接气候变化的挑战和“重建得更好”的目标时，我相信我们需要更加紧迫地探索先进材料如何为激动人心的新未来提供基石
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
