В журнале Nanotechnology ученые из США представили результаты своей работы в области создания «умного» асфальта, который может использоваться для мониторинга автомобильного трафика и технического состояния дорожных конструкций.

Учитывая возрастающий с каждым годом поток грузовых и пассажирских перевозок, правительства всего мира обеспокоены вопросами развития дорожной сети, которое невозможно без понимания тончайших аспектов текущей ситуации. Для получения наиболее адекватной картины ведутся непрерывные наблюдения как за объемами перевозок, так и за состоянием дорожного покрытия на магистралях. Строятся дорогостоящие системы видеомониторинга, тратятся средства на передвижные лаборатории, анализирующие состояние асфальта и внутренние напряжения в опорных конструкциях.

Но какими будут системы слежения за трафиком и дорогами в будущем? Ученые, работающие в области нанотехнологий, уверены, что когда-нибудь не камеры видеонаблюдения и дорогое оборудование передвижных лабораторий, а само дорожное покрытие расскажет все не только о собственном структурном состоянии, но и о движущихся по нему автомобилях. Материалы, существующие уже сегодня, помогут получить в прямом смысле «из асфальта» всю необходимую информацию, начиная от скорости автомашины и заканчивая распределением массы между ее осями. В основу столь смелого предположения положены знания в области пьезоэлектричества – свойства тел индуцировать электрическую силу под воздействием внешнего напряжения.

Исследования в этой области проводятся группой ученых из University of Minnesota Duluth при финансовой поддержке US National Science Foundation (NSF). Последние результаты работы группы были опубликованы в журнале Nanotechnology. Чтобы создать материал, который будет достаточно прочен для строительства дорог, но, в то же время, чувствителен к весу и скорости отдельной машины, ученые использовали в обычной бетонной смеси добавку из пьезорезистивных многостенных углеродных нанотрубок. Электрическое сопротивление таких трубок, а также полученной в результате композитной смеси, в значительной степени зависит от внешних механических воздействий. Эксперименты показали, что изменения сопротивления материала при внешнем компрессионном воздействии обратимы, при этом демонстрируется линейная зависимость сопротивления от интенсивности воздействия. Реакция наблюдается как на статические, так и на импульсивные воздействия.

Результаты исследований привели ученых к выводу, что такой композитный материал может иметь большое будущее в ракурсе слежения за транспортным потоком. На первых этапах дорожное покрытие можно «заставить» фиксировать факт появления транспортного средства; позже речь может зайти о скоростном и весовом контроле. Группа также надеется, что «умный» асфальт в будущем может быть использован для контроля механических напряжений в конструкциях мостов, эстакад и других сооружений.

На сегодняшний день бетонная смесь с углеродными нанотрубками тестировалась не только в лаборатории, но и на дороге. Однако, о предложении какой-то готовой для применения технологии говорить пока рано. Перед тем, как идея будет воплощена в реальном мире, необходимо изучить влияние неблагоприятной окружающей среды (а именно, температуры и влажности) на новое дорожное покрытие и его «чувствительность».