ABOUT THE SPEAKER
Erik Schlangen - Experimental micromechanics pioneer
Erik 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.

More profile about the speaker
Erik Schlangen | Speaker | TED.com
TEDxDelft

Erik Schlangen: A "self-healing" asphalt

اریک شلانگن: آسفالت خود ترمیم شونده

Filmed:
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)
- Experimental micromechanics pioneer
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
(Hammerچکش)
0
37295
2824
(صدای چکش)
00:59
(Laughterخنده)
1
43184
4034
(خنده ی حاضرین)
01:19
(Microwaveمایکروویو beepsبوق) (Laughterخنده)
2
64076
5924
(صدای ماکروویو) (خنده ی حاضرین)
01:31
You probablyشاید all agreeموافق with me
3
75696
2025
احتمالاً همه ی شما با من موافق هستید
01:33
that this is a very niceخوب roadجاده.
4
77721
2775
که این جاده ی خیلی خوبی است.
01:36
It's madeساخته شده of asphaltآسفالت,
5
80496
2159
این جاده از آسفالت ساخته شده است،
01:38
and asphaltآسفالت is a very niceخوب materialمواد to driveراندن on,
6
82655
3234
و آسفالت ماده ی بسیار مناسبی برای کف خیابان است،
01:41
but not always, especiallyبه خصوص not on these daysروزها as todayامروز,
7
85889
4134
اما نه همیشه، مخصوصاً نه در روز هایی مثل امروز،
01:45
when it's rainingباران a lot.
8
90023
1851
که شدت بارش باران خیلی شدید است.
01:47
Then you can have a lot of splashچلپ چلوپ waterاب in the asphaltآسفالت.
9
91874
2948
در این صورت ممکن است مقدار زیادی آب که بر روی آسفالت جمع شده را داشته باشید.
01:50
And especiallyبه خصوص if you then rideسوار شدن with your bicycleدوچرخه,
10
94822
2294
و مخصوصاً اگر در حال دوچرخه سواری باشید،
01:53
and passعبور these carsماشین ها, then that's not very niceخوب.
11
97116
3945
و این ماشین ها از کنار شما عبور کنند، اصلاً جالب نیست.
01:56
Alsoهمچنین, asphaltآسفالت can createايجاد كردن a lot of noiseسر و صدا.
12
101061
3110
به علاوه، آسفالت می تواند سر و صدای زیادی تولید کند.
02:00
It's a noisyپر سر و صدا materialمواد,
13
104171
1614
آسفالت ماده ای پر سر و صدا است،
02:01
and if we produceتولید کردن roadsجاده ها like in the Netherlandsهلند,
14
105785
2444
و اگر ما جاده هایی مثل جاده های هلند را بسازیم، که خیلی به شهر ها نزدیک هستند،
02:04
very closeبستن to citiesشهرها, then we would like a silentبی صدا roadجاده.
15
108229
4132
در این صورت ترجیح می دهیم خیابان ها کم سر و صدا تر باشند.
02:08
The solutionراه حل for that is to make roadsجاده ها
16
112361
3269
پاسخ این مشکل این است که جاده ها را با آسفالت متخلخل درست کنیم.
02:11
out of porousمتخلخل asphaltآسفالت.
17
115630
2177
پاسخ این مشکل این است که جاده ها را با آسفالت متخلخل درست کنیم.
02:13
Porousمتخلخل asphaltآسفالت, a materialمواد that we use now
18
117807
1991
آسفالت متخلخل، ماده ای است که در اغلب بزرگراه های هلند استفاده می کنیم،
02:15
in mostاکثر of the highwaysبزرگراه ها in the Netherlandsهلند,
19
119798
2959
آسفالت متخلخل، ماده ای است که در اغلب بزرگراه های هلند استفاده می کنیم،
02:18
it has poresمنافذ and waterاب can just rainباران throughاز طریق it,
20
122757
3444
این ماده متخلخل است و آب باران می تواند درون آن نفوذ کند،
02:22
so all the rainwaterآب باران will flowجریان away to the sidesدو طرف,
21
126201
2901
بنابراین تمامی آب باران به اطراف جریان پیدا می کند،
02:25
and you have a roadجاده that's easyآسان to driveراندن on,
22
129102
2089
و شما جاده ای دارید که برای رانندگی بسیار مناسب است،
02:27
so no splashچلپ چلوپ waterاب anymoreدیگر.
23
131191
1930
و دیگر خبری از تجمع آب نیست.
02:29
Alsoهمچنین the noiseسر و صدا will disappearناپدید می شوند in these poresمنافذ.
24
133121
3162
همچنین سر و صدا درون این تخلخل ها جذب می شود.
02:32
Because it's very hollowتوخالی, all the noiseسر و صدا will disappearناپدید می شوند,
25
136283
3023
چون این آسفالت توخالی است، تمامی سر و صدا جذب از بین می‌رود،
02:35
so it's a very silentبی صدا roadجاده.
26
139306
2588
و جاده فوق العاده ساکت می شود.
02:37
It alsoهمچنین has disadvantagesمعایب, of courseدوره,
27
141894
3545
البته این آسفالت معایبی هم دارد،
02:41
and the disadvantageبی بهره of this roadجاده is that ravelingشگفت زده can occurبه وقوع پیوستن.
28
145439
4162
و عیب آن این است که احتمال رخ دادن فرسایش وجود دارد.
02:45
What is ravelingشگفت زده? You see that in this roadجاده
29
149601
2925
اما فرسایش چیست؟ شما در این جاده می بینید که سنگ های سطح زمین کنده شده اند.
02:48
that the stonesسنگ ها at the surfaceسطح 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 stoneسنگ, then severalچند 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. (Laughterخنده)
33
162167
3567
و بعد آن ها -- نه، من این کار را نمی کنم. (خنده ی حاضرین)
03:01
But they can damageخسارت your windshieldشیشه جلو اتومبیل,
34
165734
2914
ولی این سنگ ها می توانند به شیشه ی شما آسیب بزنند،
03:04
so you're not happyخوشحال with that.
35
168648
1790
بنابراین برای شما مشکل درست خواهند کرد.
03:06
And finallyسرانجام, this ravelingشگفت زده can alsoهمچنین leadسرب to more and more damageخسارت.
36
170438
3990
و نهایتاً، این فرسایش می تواند منجر به آسیب های بیشتر و بیشتری بشود.
03:10
Sometimesگاهی you can createايجاد كردن potholesچاه ها with that.
37
174428
2616
گاهی اوقات ممکن است در نتیجه‌ی آن باعث درست کرد یک چاله در خیابان بشوید.
03:12
Haولز. He's readyآماده.
38
177044
4061
خیلی خب. آماده شد.
03:17
Potholesبوته ها, of courseدوره, that can becomeتبدیل شدن به a problemمسئله,
39
181105
3185
چاله های خیابانی، البته، می توانند باعث ایجاد مشکلاتی بشوند،
03:20
but we have a solutionراه حل.
40
184290
1543
اما ما راه حلی برای آن داریم.
03:21
Here you see actuallyدر واقع how the damageخسارت appearsظاهر می شود in this materialمواد.
41
185833
3258
در این جا می بینید که چگونه این مشکل برای این ماده رخ می دهد.
03:24
It's a porousمتخلخل asphaltآسفالت, like I said, so you have only
42
189091
2000
همان طور که گفتم، این یک آسفالت متخلخل است،
03:26
a smallکوچک amountمیزان of binderگیره betweenبین the stonesسنگ ها.
43
191091
2772
بنابراین شما تنها مقدار کمی ذرات چسبنده بین سنگ ها دارید.
03:29
Dueناشی از to weatheringهواشناسی, dueناشی از to U.V. lightسبک, dueناشی از to oxidationاکسیداسیون,
44
193863
3319
در اثر آب و هوا، در اثر تابش اشعه ی فرابنفش،و در اثر اکسیده شدن،
03:33
this binderگیره, this bitumenقیر طبیعی,
45
197182
2728
این ذرات چسبنده، بیتومن (یکی از مواد تشکیل دهنده ی نفت)،
03:35
the glueچسب betweenبین the aggregatesترکیبات is going to shrinkکوچک شدن,
46
199910
2673
که حکم نوعی چسب را بین ذرات دارند فشرده می شوند،
03:38
and if it shrinksکاهش می یابد, it getsمی شود micro-cracksمیکرو شکاف,
47
202583
1945
و اگر فشرده شوند، ترک های ریزی را به وجود می آورند،
03:40
and it delaminatesdelaminates from the aggregatesترکیبات.
48
204528
1722
و در نتیجه ذرات آن از هم جدا می شوند.
03:42
Then if you driveراندن over the roadجاده, you take out the aggregatesترکیبات --
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 solveحل this problemمسئله, we thought of self-healingخودشناسی materialsمواد.
51
211806
3814
برای حل این مشکل، ما به فکر طراحی مواد خود ترمیم شونده افتادیم.
03:51
If we can make this materialمواد self-healingخودشناسی,
52
215620
2661
اگر ما می توانستیم این آسفالت را به صورت خود ترمیم شونده بسازیم،
03:54
then probablyشاید we have a solutionراه حل.
53
218281
3193
راه حلی برای این مشکل داشتیم.
03:57
So what we can do is use steelفولاد woolپشم just to cleanپاک کن pansتابه,
54
221474
4594
بنابراین ما از اسکاج فولادی که برای تمیز کردن ماهیتابه استفاده می شود، استفاده کردیم،
04:01
and the steelفولاد woolپشم we can cutبرش in very smallکوچک piecesقطعات,
55
226068
3485
ما می توانیم اسکاج فولادی را به قطعات بسیار کوچکی ببریم،
04:05
and these very smallکوچک piecesقطعات we can mixمخلوط کردن to the bitumenقیر طبیعی.
56
229553
3904
و این قطعات را با بیتومن مخلوط کنیم.
04:09
So then you have asphaltآسفالت
57
233457
1745
بنابراین ما یک آسفالت با قطعات بسیار کوچک اسکاج فولادی درون آن داریم.
04:11
with very smallکوچک piecesقطعات of steelفولاد woolپشم in it.
58
235202
3067
بنابراین ما یک آسفالت با قطعات بسیار کوچک اسکاج فولادی درون آن داریم.
04:14
Then you need a machineدستگاه, 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 cookingپخت و پز -- an inductionالقاء machineدستگاه.
60
241060
3139
که برای پخت و پز استفاده می کنید -- یک دستگاه تابش امواج.
04:20
Inductionالقاء can heatحرارت, especiallyبه خصوص steelفولاد; 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 heatحرارت up the steelفولاد,
62
248248
2682
کاری که باید بعد از آن انجام دهید حرارت دادن فولاد،
04:26
you meltذوب شدن the bitumenقیر طبیعی,
63
250930
1491
و در نتیجه ذوب بیتومن است،
04:28
and the bitumenقیر طبیعی will flowجریان into these micro-cracksمیکرو شکاف,
64
252421
2566
و در نتیجه بیتومن در ترک های ریز جریان پیدا می کند،
04:30
and the stonesسنگ ها are again fixedدرست شد to the surfaceسطح.
65
254987
3207
و سنگ ها مجدداً در جای خودشان محکم می شوند.
04:34
Todayامروز I use a microwaveمایکروویو because I cannotنمی توان take
66
258194
3962
امروز من از یک ماکروویو استفاده کردم
04:38
the bigبزرگ inductionالقاء machineدستگاه here onstageصحنه.
67
262156
2237
چون نمی توانستم دستگاه بزرگ تابش امواج را اینجا بر روی صحنه بیاورم.
04:40
So a microwaveمایکروویو is a similarمشابه systemسیستم.
68
264393
2880
ماکروویو سیستم مشابهی با این دستگاه دارد.
04:43
So I put the specimenنمونه in, whichکه 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 happenedاتفاق افتاد.
70
270918
3252
تا ببینید چه اتفاقی افتاده است.
04:50
So this is the specimenنمونه comingآینده out now.
71
274170
2493
و این هم از نمونه.
04:52
So I said we have suchچنین an industrialصنعتی machineدستگاه in the labآزمایشگاه
72
276663
4393
همان طور که گفتم ما یک دستگاه صنعتی درون آزمایشگاه برای حرارت دادن به نمونه ها داریم.
04:56
to heatحرارت up the specimensنمونه ها.
73
281056
2272
همان طور که گفتم ما یک دستگاه صنعتی درون آزمایشگاه برای حرارت دادن به نمونه ها داریم.
04:59
We testedتست شده a lot of specimensنمونه ها there,
74
283328
2090
ما در آزمایشگاه نمونه های بسیار زیادی را آزمایش کردیم،
05:01
and then the governmentدولت, they actuallyدر واقع saw our resultsنتایج,
75
285418
3175
و بعد از آن دولت نتایج کار ما را مشاهده کرد،
05:04
and they thought, "Well, that's very interestingجالب هست. We have to try that."
76
288593
3950
و گفت، "خیلی جالب است. باید آن را امتحان کنیم."
05:08
So they donatedاهدا شد to us a pieceقطعه of highwayبزرگراه,
77
292543
2316
و آن ها قطعه ای از یک بزرگراه را به ما اختصاص دادند،
05:10
400 metersمتر 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 testتست trackمسیر to testتست this materialمواد.
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 makingساخت the testتست roadجاده,
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 courseدوره this roadجاده will last severalچند yearsسالها
81
304388
4498
و البته این جاده چندین سال بدون هیچ گونه آسیبی دوام خواهد آورد.
05:24
withoutبدون any damageخسارت. That's what we know from practiceتمرین.
82
308886
3288
این تجربه ای بود که از آزمایش کسب کردیم.
05:28
So we tookگرفت a lot of samplesنمونه ها from this roadجاده
83
312174
2779
ما نمونه های بسیاری از این جاده گرفتیم
05:30
and we testedتست شده them in the labآزمایشگاه.
84
314953
2269
و آن ها را در آزمایشگاه مورد بررسی قرار دادیم.
05:33
So we did agingپیری on the samplesنمونه ها,
85
317222
2917
ما آینده ی نمونه ها را با انجام فرسایش شبیه سازی کردیم،
05:36
did a lot of loadingبارگذاری on it, healedشفا یافت them with our inductionالقاء machineدستگاه,
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 healedشفا یافت them and testedتست شده them again.
87
323751
2826
و این کار را بار ها و بار ها تکرار کردیم.
05:42
Severalچندین timesبار we can repeatتکرار that.
88
326577
1904
می توان این کار را به دفعات بسیار زیادی انجام داد.
05:44
So actuallyدر واقع, the conclusionنتیجه from this researchپژوهش is that
89
328481
2225
بنابراین، نتیجه گیری ما از این تحقیق این بود که
05:46
if we go on the roadجاده everyهرکدام fourچهار yearsسالها
90
330706
3318
اگر ما هر چهار سال یک مرتبه جاده را با ماشین مخصوص ترمیم خودمان ترمیم کنیم --
05:49
with our healingشفا دادن machineدستگاه -- this is the bigبزرگ versionنسخه
91
334024
2880
این دستگاه در اندازه ی بزرگ است که ما برای جاده ی واقعی ساخته ایم --
05:52
we have madeساخته شده to go on the realواقعی roadجاده --
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 roadجاده everyهرکدام fourچهار yearsسالها
93
338809
1870
اگر ما هر چهار سال یک مرتبه جاده را ترمیم کنیم
05:56
we can doubleدو برابر the surfaceسطح life of this roadجاده,
94
340679
3750
می توانیم عمر این جاده را دو برابر کنیم،
06:00
whichکه of courseدوره savesموجب صرفه جویی در a lot of moneyپول.
95
344429
2177
که به مقدار زیادی در هزینه های مربوط به جاده سازی صرفه جویی خواهد شد.
06:02
Well, to concludeنتیجه گرفتن, I can say
96
346606
2177
خب، برای نتیجه گیری، می توانم بگویم
06:04
that we madeساخته شده a materialمواد
97
348783
2756
که ما ماده ای با استفاده از فیبر های فولاد ساخته ایم،
06:07
usingاستفاده كردن steelفولاد fibersالیاف, the additionعلاوه بر این of steelفولاد fibersالیاف,
98
351539
3780
که ما ماده ای با استفاده از فیبر های فولاد ساخته ایم،
06:11
usingاستفاده كردن inductionالقاء energyانرژی to really
99
355319
2509
و از انرژی تابش امواج استفاده می کنیم تا عمر جاده را تا حد زیادی بالا ببریم،
06:13
increaseافزایش دادن the surfaceسطح life of the roadجاده,
100
357828
2667
و از انرژی تابش امواج استفاده می کنیم تا عمر جاده را تا حد زیادی بالا ببریم،
06:16
doubleدو برابر the surfaceسطح 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 saveصرفه جویی a lot of moneyپول with very simpleساده tricksترفندها.
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 courseدوره curiousکنجکاو if it alsoهمچنین workedکار کرد.
103
365909
3473
و الآن حتماً کنجکاو هستید که این روش کار می کند یا نه.
06:25
So we still have the specimenنمونه here. It's quiteکاملا warmگرم.
104
369382
3103
ما همان نمونه را در این جا داریم. هنوز خیلی گرم است.
06:28
Actuallyدر واقع, it still has to coolسرد 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 showنشان بده you that the healingشفا دادن worksآثار.
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 trialآزمایش.
107
377404
2868
اما الآن امتحان می کنم.
06:36
Let's see. Yeah, it workedکار کرد.
108
380272
2759
اجازه بدهید ببینیم. بله، نتیجه داد.
06:38
Thank you.
109
383031
1350
متشکرم.
06:40
(Applauseتشویق و تمجید)
110
384381
5416
(تشویق حاضرین)
Translated by Amirpouya Ghaemiyan
Reviewed by soheila Jafari

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
Erik Schlangen - Experimental micromechanics pioneer
Erik 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.

More profile about the speaker
Erik Schlangen | Speaker | TED.com