混凝土是建筑业中使用最广泛的材料，其历史可以追溯到罗马帝国。现在，美国的工程师们正在重新构想21世纪的设计。新的研究引入了超材料混凝土，用于开发智能民用基础设施系统。发表在《用于智能民用基础设施的多功能纳米发电机集成超材料混凝土系统》上的论文，提出了一种具有集成能量收集和传感能力的轻质、机械可调混凝土系统的新成品，描绘高速公路上使用的新型超材料混凝土的艺术成品。

科学家们解释说：“现代社会在建筑中使用混凝土已有数百年，这是古罗马人独创的。混凝土在我们的基础设施项目中的大量使用要求开发新一代混凝土材料，这种材料更经济、环境可持续，并提供先进的功能。我们相信，在建筑材料的开发中引入超材料范式可以实现所有这些目标。”

科学家们之前已经开发了自我意识超材料，并探索了它们在智能植入物等领域的应用。这项研究介绍了超材料在制造混凝土中的应用，使材料能够专门设计用于其目的。在材料的制作过程中，可以对脆性、柔韧性和可成形性等属性进行微调，使建筑商能够在不影响强度或寿命的情况下使用更少的材料。

“这个项目展示了第一个具有超压缩性和能量收集能力的复合超材料混凝土。这种重量轻、机械可调的混凝土系统可以为在各种应用中使用混凝土铺平道路，例如在机场使用减震工程材料来帮助减缓失控飞机或地震基础隔离系统。”此外，该材料能够发电，虽然它不能产生足够的电力来向电网供电，但产生的信号足以为路边传感器供电。超材料混凝土在机械激励下自行产生的电信号也可用于监测混凝土结构内的损伤或监测地震，同时减少地震对建筑物的影响。

未来，当GPS信号较弱或激光雷达无法工作时，这些智能结构甚至可能为嵌入道路内的芯片供电，以帮助自动驾驶汽车在高速公路上导航，该材料由嵌入导电水泥基质中的增强的膨胀聚合物晶格组成。当机械触发时，复合材料结构引起层之间的接触带电，用石墨粉增强的导电水泥用作系统中的电极。实验研究表明，该材料在循环载荷下可压缩15%，产生330μW的功率。

在论文中，科学家们详述了智能混凝土的诸多应用，以及实现这些功能的方式，在这里我就不多写啦。