Велосипедные дорожки, тротуары и парковые аллеи сегодня — это не только важные элементы городской инфраструктуры, но и территория постоянных инноваций. Для удобства и безопасности горожан ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) в рамках программы «Приоритет 2030» реализовали перспективную разработку, способную менять облик ночного города. Проект был подробно освещён в сборнике Международной научно-практической конференции «Актуальные научные исследования и разработки в строительстве» и уже получил множество положительных отзывов в профессиональном сообществе.
Проблемы стандартных тротуарных покрытий
Сегодня в мегаполисах активно используют дренажные покрытия при создании велосипедных и пешеходных зон, выделенных полос для городского транспорта, а также обустройстве велопарковок. Такие системы отлично справляются со своей задачей: они быстро отводят влагу и не допускают образования луж, наледи и эрозии — процессов, способных разрушить покрытие из-за капризов погоды. Однако у традиционных дорожных материалов есть очевидный недостаток: при слабом освещении людям бывает сложно ориентироваться, что создает дополнительные риски для пешеходов и велосипедистов.
Как светящиеся покрытия решают задачу
Современные подходы всё чаще призывают к использованию люминесцентных материалов при устройстве уличных покрытий. Люминофоры, которые применяются в светящихся красках, а также встречаются в дисплеях электронных устройств, способны накапливать световой заряд и излучать его ещё долго после наступления темноты. Дорожные покрытия с такими компонентами становятся безопаснее, заметнее, а горожане получают возможность уверенно передвигаться даже на участках с отсутствием фонарей.
Стандартные технологии включают сочетание кварцевого песка или гравия с эмалями и специальными связующими, чаще всего – полиуретановыми смолами. Однако на практике часто возникает проблема: если люминофор плохо интегрируется в структуру покрытия или оказывается чувствительным к химическому составу смолы, изделие теряет внешний вид, мутнеет или растрескивается. Испорченное покрытие не только быстро тускнеет, но и может выделять нежелательные химические соединения, а иногда даже становиться опасным для окружающей среды.
Исследования ПНИПУ: новые решения на стыке науки и практики
Специалисты Пермского Политеха во главе с Ксенией Шамановой провели масштабную лабораторную работу, чтобы найти оптимальный баланс свойств в новых светящихся покрытиях. Для экспериментов они использовали речной гравий фракций 3–10 мм, который предварительно окрашивался специальными эмалями. Обработка проходила при помощи современного гравитационного смесителя, вся технология продвигалась в соответствии с ГОСТ 19007, что обеспечило стандартизированное качество готового материала.
Окрашенные гранулы тщательно сушились на открытом воздухе, после чего ученые переходили к оценке их ключевых свойств. Исследовались такие параметры, как водопроницаемость, прочность, устойчивость к истиранию и выгоранию на солнце, а также интенсивность и длительность свечения. Всего было испытано несколько вариантов состава с разной дозировкой люминофора и эмалей.
Оптимальный состав и выдающиеся результаты
В ходе экспериментов был получен состав №5, который стал настоящим прорывом исследования. Сочетание 1 кг гравия, 50 г эмали и 2,2 г люминофора позволило добиться не только исключительной яркости свечения ночью, но и выдающейся физико-химической стабильности. Комбинация материалов обеспечила сцепление компонентов почти вдвое лучше по сравнению с обычными покрытиями — до 1,7 раза, а значит, материал намного медленнее разрушается даже под воздействием перепадов температур и сложных погодных условий, свойственных российскому климату.
Срок службы такого покрытия достигает впечатляющих пяти лет при сохранении высокой яркости и заметности дорожки, в то время как стандартные светящиеся панели выдерживают, как правило, лишь три года. Кроме того, полученный материал не склонен к вымыванию люминесцентных частиц осадками, не расслаивается и не теряет своих свойств даже при высокой интенсивности эксплуатации.
Мнение экспертов и вклад Ксении Шамановой
Старший преподаватель кафедры «Строительный инжиниринг и материаловедение» ПНИПУ Ксения Шаманова делится деталями исследования: «Наша задача заключалась в том, чтобы найти оптимальное сочетание компонентов, которое обеспечит максимальную прочность, отличную влагостойкость, высокую яркость и долговечность. Испытания показали, что комбинация №5 уверенно прошла все тесты, а интенсивность свечения достигла максимальных трёх баллов — это выдающийся результат для дорожных покрытий, которые должны работать и в суровых условиях, и в крупных городах».
Безопасность, комфорт и перспективы на будущее
Разработанное в Пермском Политехе покрытие открывает новые горизонты для обустройства городских пространств. Светящаяся дорожка может быть уложена на тротуарах, велосипедных и пешеходных дорожках, а также в парках — везде, где существуют риски падений и травм при недостатке освещения. Технология не требует подключения к электросети, что особенно важно для отдалённых и малоосвещённых районов.
Позитивный опыт и перспективная технология уже заинтересовали городских проектировщиков и предпринимателей. В ближайшем будущем ученые планируют довести разработку до совершенства, адаптируя состав под экономические реалии для масштабного внедрения в городской инфраструктуре во всех регионах страны.
По мнению экспертов, использование таких инновационных светящихся покрытий может стать стандартом для современных городов, где забота о безопасности, экологии и визуальной привлекательности становится приоритетом. Достижения Пермского Политеха под руководством Ксении Шамановой доказывают, что российская наука способна создавать продукцию мирового уровня, обеспечивать устойчивое и комфортное будущее для каждого горожанина.
Источник: naked-science.ru
