胡佛大壩、悉尼歌劇院、萬神殿有什麼共同之處？它們都是令人難以置信、雄心勃勃的混凝土建築的例子。但是，我們最廣泛使用的建築材料也有令人難以置信的碳足跡，其能源密集型生產佔全球排放量的8%。這令工程人員轉向其他建築材料，如亞麻和不同的混合物，以獲得更環保的複合混凝土。

現在，匹茲堡大學（Pitt）的工程師們旨在通過他們的輕質、多功能、高適應性的智能基礎設施產品將其提升到一個未來的水平，該產品可以根據不同的建築進行定制，甚至可以產生自己的電荷。

該研究的通訊作者、皮特大學土木與環境工程系助理教授阿米爾-阿拉維說：”現代社會普遍使用混凝土，這種建材是最初由古羅馬人創造的。在我們的基礎設施項目中大量使用混凝土意味著需要開發新一代的混凝土材料，使其更加經濟和環境可持續，同時提供先進的功能。我們相信，通過在建築材料的開發中引入超材料範式，我們可以實現所有這些目標。”

超材料是由導電水泥基體中的增強型輔助聚合物格子組成的。研究人員用石墨粉增強的導電水泥形成了電極，機械觸發器可以在各層之間產生接觸性電化。它不能產生足夠的電力輸送到電網，但它有可能被用來監測混凝土結構內部的損害–例如，在發生地震時。

在物理上，超材料本身可以進行微調，以適應建設的需要，切換其靈活性、形狀和脆性，並在測試中可以壓縮到15%，同時保持其結構完整性。

阿拉維說：”這個項目提出了第一個具有超級壓縮性和能量收集能力的複合超材料混凝土。這種輕質和機械可調的混凝土系統可以為混凝土在各種應用中的使用打開一扇大門，如機場的減震工程材料，以幫助減緩失控的飛機或地震基礎隔離系統。”

該團隊包括來自約翰霍普金斯大學、新墨西哥州立大學、佐治亞理工學院、北京納米能源與納米系統研究所和皮特大學斯旺森工程學院的工程師，他們相信這種多功能混凝土材料可以成為基礎設施中廣泛使用的組成部分，因為它”可擴展、具有成本效益，並且可以通過綠色採集能量自我維持其運作。”

而在未來的道路上，這種智能工程產品甚至可以為嵌入高速公路的芯片提供能源，以協助自動駕駛汽車。

然而，在不久的將來，該研究報告需要進行大規模的測試，並進一步研究如何使能量收集的納米發電機集成材料與環境壓力因素（如濕度、潮濕天氣和溫度變化）絕緣。

該研究發表在《先進材料》雜誌上。