TEDxDelft
Erik Schlangen: A "self-healing" asphalt
اریک شلانگن: آسفالت خود ترمیم شونده
Filmed:
Readability: 3.1
1,041,208 views
جاده های سنگفرش شده بسیار چشم نواز هستند، اما بسیار راحت آسیب می بیننده و تعمیر آن ها بسیار هزینه بر است. "اریک شلانگن" مدل جدیدی از آسفالت متخلخل را که از مواد ساده ساخته شده است و خواص بی نظیری دارد را به نمایش می گذارد: وقتی ترک می خورد، با گرم شدن توسط تابش امواج الکترومغناطیس قابل ترمیم است. (ضبط شده در TEDxDelft)
Erik Schlangen - Experimental micromechanics pioneer
Erik Schlangen is a civil engineer and pioneer of experimental micromechanics, who focuses on making industrial materials more durable. Full bio
Erik Schlangen is a civil engineer and pioneer of experimental micromechanics, who focuses on making industrial materials more durable. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:53
(Hammer)
0
37295
2824
(صدای چکش)
00:59
(Laughter)
1
43184
4034
(خنده ی حاضرین)
01:19
(Microwave beeps) (Laughter)
2
64076
5924
(صدای ماکروویو) (خنده ی حاضرین)
01:31
You probably all agree with me
3
75696
2025
احتمالاً همه ی شما با من موافق هستید
01:33
that this is a very nice road.
4
77721
2775
که این جاده ی خیلی خوبی است.
01:36
It's made of asphalt,
5
80496
2159
این جاده از آسفالت ساخته شده است،
01:38
and asphalt is a very nice material to drive on,
6
82655
3234
و آسفالت ماده ی بسیار مناسبی برای کف خیابان است،
01:41
but not always, especially not on these days as today,
7
85889
4134
اما نه همیشه، مخصوصاً نه در روز هایی مثل امروز،
01:45
when it's raining a lot.
8
90023
1851
که شدت بارش باران خیلی شدید است.
01:47
Then you can have a lot of splash water in the asphalt.
9
91874
2948
در این صورت ممکن است مقدار زیادی آب که بر روی آسفالت جمع شده را داشته باشید.
01:50
And especially if you then ride with your bicycle,
10
94822
2294
و مخصوصاً اگر در حال دوچرخه سواری باشید،
01:53
and pass these cars, then that's not very nice.
11
97116
3945
و این ماشین ها از کنار شما عبور کنند، اصلاً جالب نیست.
01:56
Also, asphalt can create a lot of noise.
12
101061
3110
به علاوه، آسفالت می تواند سر و صدای زیادی تولید کند.
02:00
It's a noisy material,
13
104171
1614
آسفالت ماده ای پر سر و صدا است،
02:01
and if we produce roads like in the Netherlands,
14
105785
2444
و اگر ما جاده هایی مثل جاده های هلند را بسازیم، که خیلی به شهر ها نزدیک هستند،
02:04
very close to cities, then we would like a silent road.
15
108229
4132
در این صورت ترجیح می دهیم خیابان ها کم سر و صدا تر باشند.
02:08
The solution for that is to make roads
16
112361
3269
پاسخ این مشکل این است که جاده ها را با آسفالت متخلخل درست کنیم.
02:11
out of porous asphalt.
17
115630
2177
پاسخ این مشکل این است که جاده ها را با آسفالت متخلخل درست کنیم.
02:13
Porous asphalt, a material that we use now
18
117807
1991
آسفالت متخلخل، ماده ای است که در اغلب بزرگراه های هلند استفاده می کنیم،
02:15
in most of the highways in the Netherlands,
19
119798
2959
آسفالت متخلخل، ماده ای است که در اغلب بزرگراه های هلند استفاده می کنیم،
02:18
it has pores and water can just rain through it,
20
122757
3444
این ماده متخلخل است و آب باران می تواند درون آن نفوذ کند،
02:22
so all the rainwater will flow away to the sides,
21
126201
2901
بنابراین تمامی آب باران به اطراف جریان پیدا می کند،
02:25
and you have a road that's easy to drive on,
22
129102
2089
و شما جاده ای دارید که برای رانندگی بسیار مناسب است،
02:27
so no splash water anymore.
23
131191
1930
و دیگر خبری از تجمع آب نیست.
02:29
Also the noise will disappear in these pores.
24
133121
3162
همچنین سر و صدا درون این تخلخل ها جذب می شود.
02:32
Because it's very hollow, all the noise will disappear,
25
136283
3023
چون این آسفالت توخالی است، تمامی سر و صدا جذب از بین می‌رود،
02:35
so it's a very silent road.
26
139306
2588
و جاده فوق العاده ساکت می شود.
02:37
It also has disadvantages, of course,
27
141894
3545
البته این آسفالت معایبی هم دارد،
02:41
and the disadvantage of this road is that raveling can occur.
28
145439
4162
و عیب آن این است که احتمال رخ دادن فرسایش وجود دارد.
02:45
What is raveling? You see that in this road
29
149601
2925
اما فرسایش چیست؟ شما در این جاده می بینید که سنگ های سطح زمین کنده شده اند.
02:48
that the stones at the surface come off.
30
152526
2621
اما فرسایش چیست؟ شما در این جاده می بینید که سنگ های سطح زمین کنده شده اند.
02:51
First you get one stone, then several more,
31
155147
5278
اول شما یک سنگ دارید، بعداً چند تای دیگر،
02:56
and more and more and more and more,
32
160425
1742
و بیشتر و بیشتر و بیشتر و بیشتر،
02:58
and then they -- well, I will not do that. (Laughter)
33
162167
3567
و بعد آن ها -- نه، من این کار را نمی کنم. (خنده ی حاضرین)
03:01
But they can damage your windshield,
34
165734
2914
ولی این سنگ ها می توانند به شیشه ی شما آسیب بزنند،
03:04
so you're not happy with that.
35
168648
1790
بنابراین برای شما مشکل درست خواهند کرد.
03:06
And finally, this raveling can also lead to more and more damage.
36
170438
3990
و نهایتاً، این فرسایش می تواند منجر به آسیب های بیشتر و بیشتری بشود.
03:10
Sometimes you can create potholes with that.
37
174428
2616
گاهی اوقات ممکن است در نتیجه‌ی آن باعث درست کرد یک چاله در خیابان بشوید.
03:12
Ha. He's ready.
38
177044
4061
خیلی خب. آماده شد.
03:17
Potholes, of course, that can become a problem,
39
181105
3185
چاله های خیابانی، البته، می توانند باعث ایجاد مشکلاتی بشوند،
03:20
but we have a solution.
40
184290
1543
اما ما راه حلی برای آن داریم.
03:21
Here you see actually how the damage appears in this material.
41
185833
3258
در این جا می بینید که چگونه این مشکل برای این ماده رخ می دهد.
03:24
It's a porous asphalt, like I said, so you have only
42
189091
2000
همان طور که گفتم، این یک آسفالت متخلخل است،
03:26
a small amount of binder between the stones.
43
191091
2772
بنابراین شما تنها مقدار کمی ذرات چسبنده بین سنگ ها دارید.
03:29
Due to weathering, due to U.V. light, due to oxidation,
44
193863
3319
در اثر آب و هوا، در اثر تابش اشعه ی فرابنفش،و در اثر اکسیده شدن،
03:33
this binder, this bitumen,
45
197182
2728
این ذرات چسبنده، بیتومن (یکی از مواد تشکیل دهنده ی نفت)،
03:35
the glue between the aggregates is going to shrink,
46
199910
2673
که حکم نوعی چسب را بین ذرات دارند فشرده می شوند،
03:38
and if it shrinks, it gets micro-cracks,
47
202583
1945
و اگر فشرده شوند، ترک های ریزی را به وجود می آورند،
03:40
and it delaminates from the aggregates.
48
204528
1722
و در نتیجه ذرات آن از هم جدا می شوند.
03:42
Then if you drive over the road, you take out the aggregates --
49
206250
2560
در نتیجه اگر شما بعد از این اتفاق بر روی این آسفالت رانندگی کنید، قطعات سنگ را از روی سطح آسفالت می کنید --
03:44
what we just saw here.
50
208810
2996
و اتفاقی که در تصویر دیدید رخ می دهد.
03:47
To solve this problem, we thought of self-healing materials.
51
211806
3814
برای حل این مشکل، ما به فکر طراحی مواد خود ترمیم شونده افتادیم.
03:51
If we can make this material self-healing,
52
215620
2661
اگر ما می توانستیم این آسفالت را به صورت خود ترمیم شونده بسازیم،
03:54
then probably we have a solution.
53
218281
3193
راه حلی برای این مشکل داشتیم.
03:57
So what we can do is use steel wool just to clean pans,
54
221474
4594
بنابراین ما از اسکاج فولادی که برای تمیز کردن ماهیتابه استفاده می شود، استفاده کردیم،
04:01
and the steel wool we can cut in very small pieces,
55
226068
3485
ما می توانیم اسکاج فولادی را به قطعات بسیار کوچکی ببریم،
04:05
and these very small pieces we can mix to the bitumen.
56
229553
3904
و این قطعات را با بیتومن مخلوط کنیم.
04:09
So then you have asphalt
57
233457
1745
بنابراین ما یک آسفالت با قطعات بسیار کوچک اسکاج فولادی درون آن داریم.
04:11
with very small pieces of steel wool in it.
58
235202
3067
بنابراین ما یک آسفالت با قطعات بسیار کوچک اسکاج فولادی درون آن داریم.
04:14
Then you need a machine, like you see here,
59
238269
2791
به غیر از آن شما نوعی دستگاه نیاز دارید، مانند دستگاهی که دراین جا می بینید،
04:16
that you can use for cooking -- an induction machine.
60
241060
3139
که برای پخت و پز استفاده می کنید -- یک دستگاه تابش امواج.
04:20
Induction can heat, especially steel; it's very good at that.
61
244199
4049
تابش امواج می تواند حرارت ایجاد کند، مخصوصاً در فولاد؛ جنس فولاد کاملاً برای این کار مناسب است.
04:24
Then what you do is you heat up the steel,
62
248248
2682
کاری که باید بعد از آن انجام دهید حرارت دادن فولاد،
04:26
you melt the bitumen,
63
250930
1491
و در نتیجه ذوب بیتومن است،
04:28
and the bitumen will flow into these micro-cracks,
64
252421
2566
و در نتیجه بیتومن در ترک های ریز جریان پیدا می کند،
04:30
and the stones are again fixed to the surface.
65
254987
3207
و سنگ ها مجدداً در جای خودشان محکم می شوند.
04:34
Today I use a microwave because I cannot take
66
258194
3962
امروز من از یک ماکروویو استفاده کردم
04:38
the big induction machine here onstage.
67
262156
2237
چون نمی توانستم دستگاه بزرگ تابش امواج را اینجا بر روی صحنه بیاورم.
04:40
So a microwave is a similar system.
68
264393
2880
ماکروویو سیستم مشابهی با این دستگاه دارد.
04:43
So I put the specimen in, which I'm now going to take out
69
267273
3645
بنابراین من این نمونه را درون آن قرار دادم، و آن را بیرون می آورم
04:46
to see what happened.
70
270918
3252
تا ببینید چه اتفاقی افتاده است.
04:50
So this is the specimen coming out now.
71
274170
2493
و این هم از نمونه.
04:52
So I said we have such an industrial machine in the lab
72
276663
4393
همان طور که گفتم ما یک دستگاه صنعتی درون آزمایشگاه برای حرارت دادن به نمونه ها داریم.
04:56
to heat up the specimens.
73
281056
2272
همان طور که گفتم ما یک دستگاه صنعتی درون آزمایشگاه برای حرارت دادن به نمونه ها داریم.
04:59
We tested a lot of specimens there,
74
283328
2090
ما در آزمایشگاه نمونه های بسیار زیادی را آزمایش کردیم،
05:01
and then the government, they actually saw our results,
75
285418
3175
و بعد از آن دولت نتایج کار ما را مشاهده کرد،
05:04
and they thought, "Well, that's very interesting. We have to try that."
76
288593
3950
و گفت، "خیلی جالب است. باید آن را امتحان کنیم."
05:08
So they donated to us a piece of highway,
77
292543
2316
و آن ها قطعه ای از یک بزرگراه را به ما اختصاص دادند،
05:10
400 meters of the A58, where we had to make
78
294859
3487
۴۰۰ متر از بزرگراه A58، تا برای امتحان این ماده یک آزمایش انجام دهیم.
05:14
a test track to test this material.
79
298346
2510
۴۰۰ متر از بزرگراه A58، تا برای امتحان این ماده یک آزمایش انجام دهیم.
05:16
So that's what we did here. You see where we were making the test road,
80
300856
3532
این کاری است که آن جا انجام دادیم. در این تصویر جایی که جاده ی آزمایشی را ساختیم می بینید،
05:20
and then of course this road will last several years
81
304388
4498
و البته این جاده چندین سال بدون هیچ گونه آسیبی دوام خواهد آورد.
05:24
without any damage. That's what we know from practice.
82
308886
3288
این تجربه ای بود که از آزمایش کسب کردیم.
05:28
So we took a lot of samples from this road
83
312174
2779
ما نمونه های بسیاری از این جاده گرفتیم
05:30
and we tested them in the lab.
84
314953
2269
و آن ها را در آزمایشگاه مورد بررسی قرار دادیم.
05:33
So we did aging on the samples,
85
317222
2917
ما آینده ی نمونه ها را با انجام فرسایش شبیه سازی کردیم،
05:36
did a lot of loading on it, healed them with our induction machine,
86
320139
3612
وزن فوق العاده زیادی بر روی آن ها اعمال کردیم، و آن ها را با دستگاه تابش امواج خودمان ترمیم کردیم،
05:39
and healed them and tested them again.
87
323751
2826
و این کار را بار ها و بار ها تکرار کردیم.
05:42
Several times we can repeat that.
88
326577
1904
می توان این کار را به دفعات بسیار زیادی انجام داد.
05:44
So actually, the conclusion from this research is that
89
328481
2225
بنابراین، نتیجه گیری ما از این تحقیق این بود که
05:46
if we go on the road every four years
90
330706
3318
اگر ما هر چهار سال یک مرتبه جاده را با ماشین مخصوص ترمیم خودمان ترمیم کنیم --
05:49
with our healing machine -- this is the big version
91
334024
2880
این دستگاه در اندازه ی بزرگ است که ما برای جاده ی واقعی ساخته ایم --
05:52
we have made to go on the real road --
92
336904
1905
این دستگاه در اندازه ی بزرگ است که ما برای جاده ی واقعی ساخته ایم --
05:54
if we go on the road every four years
93
338809
1870
اگر ما هر چهار سال یک مرتبه جاده را ترمیم کنیم
05:56
we can double the surface life of this road,
94
340679
3750
می توانیم عمر این جاده را دو برابر کنیم،
06:00
which of course saves a lot of money.
95
344429
2177
که به مقدار زیادی در هزینه های مربوط به جاده سازی صرفه جویی خواهد شد.
06:02
Well, to conclude, I can say
96
346606
2177
خب، برای نتیجه گیری، می توانم بگویم
06:04
that we made a material
97
348783
2756
که ما ماده ای با استفاده از فیبر های فولاد ساخته ایم،
06:07
using steel fibers, the addition of steel fibers,
98
351539
3780
که ما ماده ای با استفاده از فیبر های فولاد ساخته ایم،
06:11
using induction energy to really
99
355319
2509
و از انرژی تابش امواج استفاده می کنیم تا عمر جاده را تا حد زیادی بالا ببریم،
06:13
increase the surface life of the road,
100
357828
2667
و از انرژی تابش امواج استفاده می کنیم تا عمر جاده را تا حد زیادی بالا ببریم،
06:16
double the surface life you can even do,
101
360495
1750
عمر جاده حتی تا دو برابر ممکن است افزایش پیدا کند،
06:18
so it will really save a lot of money with very simple tricks.
102
362245
3664
بنابراین با ریزه کاری های خیلی ساده ای می توان به مقدار قابل توجهی در هزینه ها صرفه جویی کرد.
06:21
And now you're of course curious if it also worked.
103
365909
3473
و الآن حتماً کنجکاو هستید که این روش کار می کند یا نه.
06:25
So we still have the specimen here. It's quite warm.
104
369382
3103
ما همان نمونه را در این جا داریم. هنوز خیلی گرم است.
06:28
Actually, it still has to cool down first
105
372485
2579
البته، ابتدا باید خنک شود تا من بتوانم به شما نشان بدهم که این ترمیم نتیجه بخش هست یا نه.
06:30
before I can show you that the healing works.
106
375064
2340
البته، ابتدا باید خنک شود تا من بتوانم به شما نشان بدهم که این ترمیم نتیجه بخش هست یا نه.
06:33
But I will do a trial.
107
377404
2868
اما الآن امتحان می کنم.
06:36
Let's see. Yeah, it worked.
108
380272
2759
اجازه بدهید ببینیم. بله، نتیجه داد.
06:38
Thank you.
109
383031
1350
متشکرم.
06:40
(Applause)
110
384381
5416
(تشویق حاضرین)
ABOUT THE SPEAKER
Erik Schlangen - Experimental micromechanics pioneerErik Schlangen is a civil engineer and pioneer of experimental micromechanics, who focuses on making industrial materials more durable.
Why you should listen
Erik Schlangen is a Civil Engineering professor at Delft University of Technology and the Chair of Experimental Micromechanics. His areas of research include durability mechanics and "self-healing" materials, like the asphalt and concrete he and his team have developed that can be repaired with induction. This special asphalt is made with tiny steel wool fibers, which, when heated with induction, extends the life of the material. Currently Schlangen and his team are testing the asphalt on the A58 road near Vilssingen in the Netherlands, with the hope that it can be used in future roads all over the country.
Erik Schlangen | Speaker | TED.com