الإسمنت الباعث للضوء

ما هو الإسمنت الباعث للضوء؟

الاسمنت الباعث للضوء: هو مادة بناء خضراء مصممة لإضاءة الطرق السريعة والطرق وممرات الدراجات دون استخدام الكهرباء. حيث يمتص الأسمنت الباعث للضوء الطاقة الشمسية أثناء النهار ويشع الضوء في الليل. كما تم تطوير هذا الأسمنت المبتكر من قبل الدكتور خوسيه كارلوس روبيو من جامعة ميتشواكان في سانت نيكولاس في هيدالغو في المكسيك.

ركّز البحث على تعديل البنية المجهرية للأسمنت لامتصاص الطاقة الشمسية وإصدار الضوء في الظلام. حيث تشرح هذه المقالة المبدأ الكامن وراء الاسمنت الباعث للضوء وبعض ميزاته. كما أن الأسمنت الباعث للضوء جذب انتباه العديد من البلدان، ممّا يدل على الطلب التجاري على المادة. حاليًا، يتم إجراء البحث للانتقال إلى مرحلة التسويق. حيث أن إدراج الأسمنت الباعث للضوء مع الجص ومنتجات البناء الأخرى قيد البحث والتطوير.

تاريخ صناعة الإسمنت الباعث للضوء:

من أجل إنارة الطرق أو الطرق السريعة أو ممرات الدراجات بدون كهرباء، قام الدكتور خوسيه كارلوس روبيو، من جامعة ميتشواكان في سان نيكولاس هيدالغو، بإنشاء اسمنت باعث للضوء يبلغ عمره 100 عام. ومنذ تسع سنوات، عندما بدأ المشروع، أدرك أنه لا يوجد شيء مماثل في جميع أنحاء العالم، ولذا بدأ العمل عليه. حيث كانت القضية الرئيسية أن الأسمنت عبارة عن جسم معتم لا يسمح بمرور الضوء إلى داخله، وهذا ما قالة الدكتور روبيو.

أوضح الدكتور روبيو أن الأسمنت الشائع عبارة عن غبار عند إضافته إلى الماء، فإنّه يذوب على شكل حبة فوارة. حيث أنه في تلك اللحظة، يبدأ في التحول إلى مادة هلامية، شبيهة بتلك المستخدمة في تصفيف الشعر، لكنها أقوى بكثير ومقاومة. وفي الوقت نفسه، تتشكل رقائق الكريستال، وهي منتجات فرعية غير مرغوب فيها في الأسمنت المتصلب.

لمعالجة هذه المشكلة ركز الباحث على تعديل البُنية الدقيقة للأسمنت من أجل التخلص من البلورات وجعلها هلامية تمامًا، ممّا يساعدها على امتصاص الطاقة الشمسية وإعادتها إلى البيئة كضوء. وقال الدكتور روبيو إنه في عام 2015، بلغ الإنتاج العالمي للأسمنت حوالي 4 مليارات طن.

هذا هو المكان الذي يمكن أن تجد فيه هذه المادة الجديدة سوقًا تجاريًا واسعًا. خلال النهار، يمكن لأي مبنى أو طريق أو طريق سريع أو هيكل مصنوع من هذا الأسمنت الجديد أن يمتص الطاقة الشمسية وينبعث منها أثناء الليل لمدة 12 ساعة تقريبًا.

أوضح الدكتور روبيو أن معظم مواد الفلورسنت مصنوعة من البلاستيك ويبلغ متوسط ​​عمرها ثلاث سنوات لأنها تتحلل بمرور الوقت مع التعرض للأشعة فوق البنفسجية، كما أن هذا الأسمنت الجديد مقاوم لأشعة الشمس ويقدر عمره بـ 100 عام.

علاوة على ذلك، فهي صديقة للبيئة لأن الجل مصنوع من الرمل أو الغبار أو الطين، وأثناء التصنيع، تكون البقايا الوحيدة هي بخار الماء. حاليًا، يوجد باللون الأزرق أو الأخضر، ويمكن تنظيم شدة الضوء لتجنب إبهار السائقين أو راكبي الدراجات.

ألهم هذا المشروع المكسيكي دولًا أخرى لمتابعة هذا النوع من البحث. حيث أنه بسبب براءة الاختراع هذه (الأولى لهذه الجامعة)، ظهر البعض الآخر في جميع أنحاء العالم. في المملكة المتحدة، تلقينا تقديرًا من صندوق نيوتن، الذي قدمته أكاديمية الهندسة الملكية في لندن، والتي تختار حالات النجاح العالمية في التكنولوجيا وريادة الأعمال. حاليا، هذا البحث في مرحلة النقل والتسويق. كما يتم تطوير إدراجها في الجص ومنتجات البناء الأخرى.

مبدأ عمل الإسمنت الباعث للضوء:

الأسمنت مادة معتمة لا تسمح بمرور الضوء من داخلها. وعندما يضاف الماء إلى الأسمنت، تتشكل رقائق الكريستال نتيجة تفاعل الماء. حيث أن هذه البلورات تمنع امتصاص الطاقة الشمسية. وكان الهدف الرئيسي للباحث هو تعديل هذه البُنية المجهرية للأسمنت لإزالة البلورات بحيث يمكن للضوء الوارد اختراق الأسمنت أو الهيكل الخرساني بعُمق.

يُصنع الأسمنت أيضًا فسفوريًا بحيث يتم امتصاص الطاقة الشمسية وإطلاقها. ويتحول الأسمنت الباعث للضوء، عند دمجه مع الماء، تمامًا إلى شكل هلامي بحيث يمتص الطاقة الشمسية ويطلقها على شكل ضوء.

في النهار، يعمل هيكل الأسمنت الباعث للضوء كجهاز تخزين. وَخلال هذا الوقت، تنقع الكتلة بأكملها في ضوء الشمس، وتكون الإلكترونات داخل الكتلة في حالة من الإثارة. بحيث أنها خلال الليل، تعود هذه الإلكترونات إلى حالتها الأصلية بسبب انبعاث الضوء. كما يمكن أن يوفر هذا الأسمنت الضوء بشكل مستمر لمدة 12 ساعة دون استخدام الكهرباء.

معظم المواد الفلورية المصنوعة من البلاستيك لها عمر افتراضي يصل إلى ثلاث سنوات. حيث تتحلل مع امتصاص الأشعة فوق البنفسجية. ولكن الدكتور روبيو يدّعي أن الإسمنت الباعث للضوء عبارة عن أسمنت مقاوم لأشعة الشمس ويبلغ عمره 100 عام. كما أنه عند استخدامه على الطرق السريعة، يمكن تنظيم شدة الضوء المنبعث من الأسمنت لتجنب الوهج غير الضروري للسائقين وراكبي الدراجات.

تكوين الإسمنت الباعث للضوء:

يتكون الأسمنت الباعث للضوء من الرمل والسيليكا والنفايات الصناعية والقلويات والماء. لمنحها خاصية انبعاث الضوء، تمر المواد بعملية تكثيف متعدد يتم إجراؤها في درجة حرارة الغرفة. بحيث ينتج عن التفاعل الكيميائي بين هذه المواد الخام خليط قوي يشبه الهلام. كما أنه يعطي كميات أقل من رقائق الكريستال غير المرغوب فيها.

المتبقي الوحيد بعد إنتاجه هو البخار. وبالتالي، فإنّ المنتج وتصنيعه هو عملية صديقة للبيئة. ويتم تصنيع المادة حاليًا باللون الأخضر أو ​​الأزرق. كما أنه أثناء التصنيع، يضيف العلماء بعض الإضافات لتغيير الخصائص البصرية للمادة بحيث تتحول إلى مادة فسفورية. وبالتالي، تتغير البنية المجهرية إلى بنية غير بلورية تشبه الزجاج الذي يسمح بمرور الضوء.

أسئلة وأجوبة شائعة حول الإسمنت الباعث للضوء:

1- ما هو الإسمنت الباعث للضوء؟

الأسمنت الباعث للضوء عبارة عن مادة بناء خضراء مصممة لإضاءة الطرق السريعة والطرق وممرات الدراجات دون استخدام الكهرباء. حيث يتبع الإسمنت الباعث للضوء مبدأ امتصاص الطاقة الشمسية أثناء النهار وإصدار الأضواء في الليل.

2- ما هي تركيبة الإسمنت الباعث للضوء؟

الأسمنت الباعث للضوء هو مزيج من الرمل والقلويات والسيليكا والنفايات الصناعية والمياه. كما أنه أثناء عملية التصنيع، تتم إضافة بعض الإضافات لتحويل المادة إلى مادة فسفورية.

3- ما هو مبدأ العمل للإسمنت الباعث للضوء؟

يتحد الأسمنت الباعث للضوء مع الماء لتكوين مادة هلامية تمتص الطاقة الشمسية ويطلقها على شكل ضوء. حيث أنه في النهار، يعمل الهيكل الأسمنتي الباعث للضوء كجهاز تخزين. وخلال هذا الوقت، تنقع الكتلة بأكملها في ضوء الشمس، وتكون الإلكترونات داخل الكتلة في حالة من الإثارة. وخلال الليل، تعود هذه الإلكترونات إلى حالتها الأصلية بسبب انبعاث الضوء.