Ke Aloha Aku Nei i ke Kila a me ka Sima? Ke Hoʻoulu nei ka Fiber Basalt i kahi "Materials Revolution" ma nā ʻOihana Haʻahaʻa.

I ke kua o ka piʻi wikiwiki ʻana o ka "hoʻokele waiwai haʻahaʻa," ke kūkulu ʻia nei nā ʻoihana hana—e like me nā wahi lele a me nā wahi pae drone, nā kahua mokulele mokulele laulā, nā kikowaena logistics haʻahaʻa, a me nā hale kiaʻi hoʻokele a me ke kamaʻilio—ke ʻike nei i ka piʻi nui ʻana o ke koi. ʻAʻole pono kēia mau hale e hoʻokō wale i nā koi koʻikoʻi no Māmā hoʻolālā, ikaika kiʻekiʻe, a me ke ola lōʻihi, akā hoʻololi pū i nā kūlana hana paʻakikī e pili ana i nā aniau koʻikoʻi, ka pīpī paʻakai kai, a me ka hoʻohana pinepine kiʻekiʻe, ʻoiai e kūlike ana me kahi ala hoʻomohala ʻōmaʻomaʻo a me ka haʻahaʻa kalapona. Ma ke ʻano he "mea ʻoihana ʻōmaʻomaʻo o ke kenekulia 21," hana ʻia ka fiber basalt mai ka pōhaku pele kūlohelohe ma o ke kaʻina hana o ka hoʻoheheʻe ʻana a me ke kaha kiʻi ʻana ma nā mahana mai 1,450°C a i 1,550°C. ʻO kona mau pono hana kūikawā e kūlike loa me nā koi koʻikoʻi o ke kahua haʻahaʻa, a ke hoʻoikaika nei i nā hoʻonui ʻana o ke kahua ma o nā ala loea like ʻole. Ke hoʻohālikelike ʻia me nā mea kuʻuna e like me ke kila a me ka sima, loaʻa i ka fiber basalt kahi density o 2.6-2.8 g/cm³ wale nō a me ka ikaika tensile e hiki ana i 3,000-4,000 MPa. Hoʻohui ia i ke kūpaʻa wela kiʻekiʻe maikaʻi loa (me ke kūpaʻa ʻana i nā mahana hoʻohana mau ma mua o 260°C, me ka hoʻomanawanui pōkole no nā mahana ma luna o 300°C), ke kūpaʻa ʻana i ka pala (mālama ʻia ma luna o 90% o kāna hana ma nā wahi waikawa, alkaline, a me ka paʻakai-pīpī), a me ka insulation uila kiʻekiʻe a me ka transparency nalu electromagnetic. Eia kekahi, ʻoi aku ka lōʻihi o kona ola luhi ma mua o 50% ma mua o nā mea kuʻuna, ʻoiai ʻo kāna hana hana e hoʻopau i ka 70% emi iho ka ikehu a hoʻopuka i ka 60% emi iho ka hoʻokuʻu ʻana o ke kalapona dioxide ma mua o ka hana kila, e lilo ia i mea kūpono no ka hoʻokele ʻana i ka hoʻomohala kiʻekiʻe o nā ʻoihana haʻahaʻa.

ʻO nā ala nui e hoʻoikaika ai ka fiber basalt i ke kūkulu ʻana i nā ʻōnaehana haʻahaʻa e pili ana i nā wahi koʻikoʻi ʻehā. Ma ka hoʻohana ʻana i ka hana hou o nā mea a me ka hoʻololi ʻana i ke kaʻina hana, hoʻokō ia i nā pahuhopu he nui o ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka hana o nā ʻōnaehana, ka hoʻonui ʻana i nā kumukūʻai, a me ka hoʻolōʻihi ʻana i ke ola lawelawe.

ʻO ka mua o kēia mau wahi ka hoʻoikaika hou ʻana o Nā Ala Holo Mokulele a me nā ʻaperon—he ʻāpana koʻikoʻi i ka hōʻoia ʻana i nā hana lele a me ka pae palekana i loko o ka hoʻokele waiwai haʻahaʻa. Hiki i nā ala holo kuʻuna ke loaʻa nā pilikia e like me ka nahā a me ka emi ʻana i hoʻokumu ʻia e nā pōʻaiapuni hau-hoʻoheheʻe, nā ukana kaumaha, a me nā neʻe mokulele pinepine kiʻekiʻe; eia kekahi, ʻoi aku ka nui o nā kumukūʻai mālama no ia mau ala holo ma nā wahi koʻikoʻi, e like me nā pāpū kiʻekiʻe a me nā wahi kahakai.ʻO ka olonā basalt Hoʻokō i ka holomua ʻenehana ma o ʻelua mau ʻano koʻikoʻi: ʻO ka mua, ma ka hoʻohui ʻana i nā olonā basalt i ʻoki ʻia—ma ka lakio nui o 0.3%—i loko o ka sima, ua hoʻokumu ʻia kahi pūnaewele hopu haki ʻekolu-dimensional. Hoʻopaʻa pono kēia i nā māwae pavement i loko o 0.02 mm, no laila e hoʻonui nui ai i ke kū'ē ʻana i ka haki. ʻO ka lua, ma ke kau ʻana i nā grids fiber basalt i loko o ke kumu a i ʻole nā ​​papa ʻili o ke ala holo e pani i ka ʻupena hoʻoikaika kila kuʻuna, hoʻoikaika hou ʻia ke kū'ē ʻana o ka pavement i ka deformation a me ke kūpaʻa o ke kūkulu holoʻokoʻa. No ka hoʻokō ʻana i nā koi like ʻole o nā ʻano hana like ʻole, hiki ke hoʻohana ʻia kahi hoʻolālā hoʻoikaika hybrid e hoʻohui ana i nā "fibers basalt a me nā granules rubber". Ke hiki ka nui o ka granule rubber i 10%, piʻi ka ikaika compressive o ka sima ma 27.5%, piʻi kona ikaika flexural ma 19.6%, a hoʻomaikaʻi pū kona kū'ē ʻana i ka hau-thaw ma 11.1%. Hoʻoponopono pono kēia hopena i nā pilikia koʻikoʻi e like me ka pōʻino hau-thaw ma nā kahua mokulele kiʻekiʻe a me ka palaho paʻakai-noe ma nā kahua mokulele kahakai. Ua hōʻike ʻia nā noi hana e ʻike ana nā ala holo mokulele e hoʻohana ana i kēia ʻenehana i ka piʻi ʻana o 30% i ka hiki ke hāpai i ka ukana a me ka hoʻolōʻihi ʻia ʻana o 50% i ke ola luhi; eia kekahi, ua hoʻolōʻihi ʻia ke kaʻina hana mālama mai nā makahiki ʻelima maʻamau a i nā makahiki he ʻumi. Ma kekahi kahua mokulele honua kahi i hoʻokō ʻia ai kēia ʻenehana, ua hoʻolōʻihi ʻia ke ola lawelawe o ke ala holo ma 30%, a ua hoʻemi ʻia nā kumukūʻai mālama ma 40%, e hopena ana i ka hoʻonui nui ʻana i ka pono hana.

ʻO ka lua o ka ʻāpana o ka hana hou e pili ana i ka hoʻomāmā ʻana o nā hale kiaʻi kaohi mokulele a me nā hale hoʻokele. Ma ke ʻano he "kikowaena nerve" o ke kaʻa mokulele haʻahaʻa, ʻaʻole pono kēia mau hale e hōʻoia i ke kūpaʻa o ke kūkulu ʻana—me ke kūʻē ʻana i ka makani a me ka hana seismic—akā loaʻa pū kekahi kūlike electromagnetic maikaʻi loa e pale aku i ka hoʻopilikia ʻana i nā hōʻailona hoʻokele a me ke kamaʻilio. I ka manawa like, ʻo nā pilikia kūlohelohe e pili ana i ke kūkulu ʻana i ke kiʻekiʻe—ʻo ia hoʻi nā pilikia e pili ana a me nā manawa papahana i hoʻolōʻihi ʻia—e koi koke ʻia ka hoʻonā. Hoʻokō ka ʻenehana fiber basalt i kahi holomua ma kēia ʻāpana ma o ka hoʻohana ʻana i nā ʻenehana hoʻoheheʻe hoʻohui no nā mea composite. Ma ka hoʻohana ʻana i nā composites Basalt Fiber Reinforced Polymer (BFRP) e pani i nā hale sima i hoʻoikaika ʻia, hiki ke hoʻemi ʻia ke kaumaha holoʻokoʻa o kahi hale kiaʻi kaohi e 70%, ʻoiai ʻo kona kūʻē ʻana i ka makani a me nā ikaika seismic e hoʻonui ʻia i ka manawa like e 50%. Eia kekahi, ʻo ka insulation uila kūikawā o ka mea a me ka transparency nalu electromagnetic e hōʻoiaʻiʻo ʻaʻole ia e hoʻopilikia i ka hana maʻamau o nā lako uila, e like me ka radar a me nā ʻōnaehana kamaʻilio. No nā kikowaena lawe ukana koʻikoʻi i loko o ka hale, hiki ke hoʻohana ʻia kahi "ʻōnaehana hybrid alloy basalt fiber-aluminum"; Ma kēia hoʻonohonoho ʻana, hoʻohana ʻia nā mea hoʻohui alumini e hoʻoikaika i ka hiki ke lawe i nā ukana o nā kikowaena, ʻoiai ua kūkulu ʻia nā ʻāpana kūkulu nui mai BFRP e hōʻoia i ka māmā a me ke kūpaʻa ʻana i ka pala, no laila e hoʻokō ai i kahi kaulike kūpono ma waena o ka hana a me ka palekana. Eia kekahi, ʻo ka hoʻohui ʻana o kahi ʻano hoʻolālā modular e ʻae ai i nā ʻāpana koʻikoʻi o nā hale kiaʻi hoʻomalu fiber basalt e hana mua ʻia ma kahi hoʻonohonoho hale hana, e koi wale ana i ka ʻākoakoa ma kahi a me ka splicing. Hoʻopōkole nui kēia ʻano i ke kaʻina hana kūkulu—ma mua o 40%—ʻoiai e hōʻemi ana i nā pilikia e pili ana i ka hana kiʻekiʻe a me ka hōʻemi ʻana i nā pōpilikia palekana kūkulu holoʻokoʻa. Ma nā wahi me nā aniau kai, ʻo ke kūpaʻa o kēia mau hale kiaʻi a me nā hale hoʻokele e pili ana i ka pala paʻakai he mea kupaianaha loa ia, e hiki ai iā lākou ke hoʻopau i kahi ola lawelawe 20 makahiki me ka ʻole o ka hōʻike ʻana i nā hōʻailona o ka ʻelemakule nui. Ma hope o ka hoʻohana ʻana i kahi hale kiaʻi hoʻomalu fiber basalt ma kahi kahua mokulele mokulele laulā, ʻaʻole wale ka manawa kūkulu i hoʻemi nui ʻia, akā ua hoʻohaʻahaʻa ʻia ke kumukūʻai ola holoʻokoʻa e 35%, no laila e hōʻike ana i ka waiwai waiwai a me ka ʻenehana nui.

ʻO ke kolu o ka ʻaoʻao koʻikoʻi, ʻo ia ka hoʻoikaika ʻana i ke kahua kākoʻo no nā pūnaewele kaʻa haʻahaʻa. Hoʻopili kēia i nā pono e like me nā alahaka, nā tunnels, a me nā viaducts e hoʻopili ana i nā wahi hoʻokuʻu/pae like ʻole a me nā kikowaena logistics. Pono kēia mau hale e kū i nā ukana kaʻa pinepine kiʻekiʻe; eia kekahi, ʻoiai aia kekahi ma lalo o ka honua a i ʻole ma nā wahi kahakai, ke kū nei lākou i nā koi koʻikoʻi loa e pili ana i ka hiki ke hāpai i ka ukana, ka impermeability, a me ka lōʻihi. Hāʻawi ka fiber basalt i kēia hana ma o ʻelua mau ala: ka hoʻololi ʻana i ka rebar a me ka hoʻoikaika ʻana i ke kūkulu ʻana. I nā papahana kūkulu hou, ʻo ka hoʻololi piha ʻana o ka rebar kila kuʻuna me ka rebar fiber basalt—ʻoi aku hoʻi i nā ʻāpana koʻikoʻi e like me nā girders nui o ke alahaka a me nā linings tunnel—hiki ke hōʻemi i ke kaumaha kūkulu ma 50% a hoʻonui i ka hiki ke hāpai i ka ukana ma 60%. Eia kekahi, hoʻolōʻihi ia i ke ola lawelawe mai nā makahiki 50 kuʻuna a i 80 mau makahiki a hoʻopau i ka pono no ka pale cathodic (e pono pinepine ʻia no ka rebar kila), no laila e hōʻemi nui ana i nā kumukūʻai mālama lōʻihi. No ka hoʻoponopono hou ʻana a me ka hoʻonui ʻana i nā ʻoihana kahiko, ʻo ka hoʻohana ʻana i ka basalt fiber mesh no ka hoʻoikaika ʻana i ke kūkulu ʻana e ʻae i ka hoʻoikaika wikiwiki ʻana i ka hiki ke halihali i nā hale e kū nei a me ke kūʻē ʻana i ka seismic, e hoʻoponopono pono ana i nā hemahema hana e hiki ke hoʻopilikia i ko lākou kūlike me nā koi o ka hoʻokele waiwai haʻahaʻa. No ka hoʻomaikaʻi hou ʻana i ka hana hoʻopaʻa interfacial, hiki ke hoʻohana ʻia kahi ʻenehana "basalt fiber-nanomaterial synergistic reinforcement"; ma ka hoʻohana ʻana i nā nanomaterials e hoʻololi i ka ʻili o nā fibers, ua hoʻonui ʻia ka ikaika o ka hoʻopaʻa interfacial ma waena o nā fibers a me ka sima e 47%, no laila e hōʻoiaʻiʻo ana i ka hoʻonui ʻana i ka hopena hoʻoikaika. Ma kahi papahana hoʻoponopono viaduct no kahi kikowaena logistics haʻahaʻa, ua hoʻomaikaʻi maikaʻi ka hoʻohana ʻana i ka hoʻoikaika fiber basalt i ka helu kūʻē seismic o ke alahaka mai ka Papa 7 a i ka Papa 9, e hoʻokō piha ana i nā koi o ke kaʻa pinepine kiʻekiʻe mai nā kaʻa logistics haʻahaʻa. I ka manawa like, ua hoʻemi ʻia nā kumukūʻai hoʻoponopono hou e 40%, a ua hoʻolōʻihi ʻia ke ola lawelawe e 50%, no laila e hoʻokō ana i kahi hoʻomaikaʻi kūpono a maikaʻi hoʻi o ka hale kahiko. ʻO ka hope, aia ka hoʻomaikaʻi ʻana i nā hale kōkua a me nā ʻōnaehana hana. ʻOiai ʻaʻole kēia mau hale hana i hoʻokumu i nā ʻōnaehana halihali ukana koʻikoʻi, pili pololei lākou i ka pono holoʻokoʻa o ka hana a me ka palekana o nā ʻōnaehana haʻahaʻa; ʻo nā hiʻohiʻona e komo pū me nā paipu hoʻokahe wai mokulele, nā ʻōnaehana hoʻolako wahie, a me nā kahawai pale no nā kaula mana. Ma o nā ʻenehana hoʻololi composite, ua hoʻohana ʻia ka fiber basalt e hoʻomohala i nā pipelines composite fiber basalt. Ke hoʻohana ʻia i loko o nā ʻōnaehana hoʻokahe wai mokulele a me nā lako wahie, ʻo ko lākou kūpaʻa kūikawā i nā waikawa, alkalis, a me ka pala e hoʻolōʻihi i ke ola lawelawe pipeline ma mua o ʻekolu manawa.

Eia kekahi, hoʻopau lākou i nā pilikia leakage i hoʻokumu ʻia e nā media corrosive, no laila e hōʻemi nui ana i nā pilikia hana a me ka mālama ʻana. Ma ke ʻano o ka pale ʻana i ke kaula mana, hōʻike nā conduits kaula fiber basalt i nā waiwai insulation maikaʻi loa i hoʻohālikelike ʻia me nā mea paipu kuʻuna; ua hoʻonui ʻia ko lākou pae pale wela mai 70°C a i 200°C, e hōʻemi pono ana i nā pilikia ahi i nā wahi wela kiʻekiʻe. Eia kekahi, hōʻike lākou i ke kūpaʻa maikaʻi loa i ka hopena a me ka ʻelemakule, e kūpono ai lākou no nā wahi waho paʻakikī. ʻO kahi noi e nānā hou aku nei e pili ana i ka hoʻohui hohonu ʻana o ka fiber basalt me ​​nā mea akamai—ʻo ia hoʻi, ma ka hoʻokomo ʻana i nā sensor i ka wā o ke kaʻina hana hana e hiki ai i ka nānā ʻana i ke olakino kino. ʻAe kēia hiki i ka hopu ʻana i ka ʻikepili i ka manawa maoli e like me nā loli koʻikoʻi a me nā loli o ka mahana i loko o nā hale, e hoʻomaʻamaʻa ana i nā ʻōlelo aʻo kūpono e pili ana i nā pōʻino palekana. I ka hopena, hoʻokele kēia i ka hoʻololi ʻana o ke kahua haʻahaʻa mai kahi kumu hoʻohālike o ka "mālama passive" i kekahi o ka "ʻōlelo aʻo proactive," no laila e hoʻonui hou aku i ka palekana hana a me ka hilinaʻi.