Маҳлули сеҷузъаи худҳассоси бо MWCNT тақвиятёфта барои тармим низоми маҳлулест, ки бо илова кардани нанотӯбаҳои карбонии бисёрдевора (Multi-Walled Carbon Nanotubes, MWCNTs) ба маҳлули тармимии иборат аз оҳаки гидратшуда, сементи сафед ва метакаолин ба он гузаронандагии барқӣ ва вазифаи мониторинги пьезорезистивӣ дода мешавад. Дар ин таҳқиқот ин маҳлул дар якҷоягӣ бо низоми Мониторинги Саломатии Сохтор (Structural Health Monitoring, SHM), ки электродҳои ҷойгиршуда ва ченкунии муқовимати барқиро истифода мебарад, аз ҷиҳати иқтисодӣ ва муҳити зист бо маҳлули анъанавии сеҷузъаи тармимӣ ва усули бозрасии даврии визуалӣ муқоиса карда шудааст.

Омӯзиши ҳолат девори таърихии сангини тахминан 24 m²-ро, ки ба асри 19 тааллуқ дорад ва дар саҳни Китобхонаи халқии “Korais” дар ҷазираи Хиоси Юнон ҷойгир аст, фаро мегирад. Маҳлулҳои анъанавӣ ва нано-тақвиятёфта ба қисмҳои алоҳидаи 4 m²-и саҳроии ҳамон девор, ки сатҳи монанди фарсудашавӣ доштанд, ба таври воқеӣ татбиқ карда шуданд. Аммо муқоисаи иқтисодӣ ва муҳити зист тавассути модели арзёбии дурнамои 30-сола, ки тамоми девори 24 m²-ро фаро мегирад, анҷом дода шудааст.

Стратегияи анъанавӣ маҳлули анъанавиро бо панҷ бозрасии даврии саҳроӣ якҷо мекунад. Стратегияи нано-тақвиятёфта бошад, маҳлули дорои %0,15 MWCNT, ҳашт ҷуфти ченкунӣ аз 16 электроди ҷойгиршуда, ченкунии муқовимати барқӣ дар асоси Arduino Nano ESP32, интиқоли бесими додаҳо, манбаи қувваи фотоэлектрикии 30 W ва ду боздиди банақшагирифташудаи тасдиқи саҳроиро якҷо мекунад.

Арзиши ибтидоии татбиқи равиши нано-тақвиятёфта €6756,74 буда, аз арзиши €5889,86-и равиши анъанавӣ %14,72 баландтар аст. Вақте хароҷоти мониторинги сисола илова мешавад, хароҷоти умумӣ пеш аз тармими оянда мутаносибан €8017,43 ва €6205,73 мешавад; стратегияи нано-тақвиятёфта дар ин марҳила %29,19 гаронтар аст.

Бо вуҷуди ин, вақте ки ҳиссаҳои дахолати оянда, ки муҳаққиқон тавассути арзёбии муҳандисӣ муайян кардаанд, ба модел татбиқ мешаванд, хароҷоти ҳисобшудаи давраи ҳаёти 30-солаи стратегияи нано-тақвиятёфта дар сенарияҳои интизоршаванда, хушбинона ва бадбинона нисбат ба стратегияи анъанавӣ мутаносибан %11,25, %16,63 ва %9,58 пасттар мебарояд. Ин натиҷа далели таҷрибавии устувортар будани маҳлули MWCNT нест; ин натиҷаи иқтисодии фарзияест, ки дар сенарияи нано-тақвиятёфта иттилооти SHM имкон медиҳад дахолати оянда ҳадафмандтар анҷом дода шавад.

Дар таҳлили номуайянии Монте-Карло 1.000.000 симулятсияи ҷуфтшуда гузаронида шуд. Хароҷоти медиании 30-солаи стратегияи нано-тақвиятёфта €13.891,23, хароҷоти медиании стратегияи анъанавӣ €15.784,77 ва медианаи фарқи хароҷоти ҷуфтшуда −€1887,55 буд. Аммо фосилаи номуайянии %95-и фарқ аз −€4381,57 то +€483,62 буда, аз сифр мегузарад. Аз ин рӯ, таҳқиқот бартарии бечунучарои иқтисодии стратегияи нано-тақвиятёфтаро нишон намедиҳад.

Дар арзёбии муҳити зист, вақте ки изи карбонии сатҳи скрининги таҷҳизоти SHM низ дохил карда шуд, пеш аз ба ҳисоб гирифтани дахолати тармими оянда таъсири умумии тағйирёбии иқлими стратегияи нано-тақвиятёфта 103,87 kg CO₂ эквивалент, дар ҳоле ки равиши анъанавӣ 98,15 kg CO₂ эквивалент буд. Стратегияи нано-тақвиятёфта дар ин ҳолати асосӣ %5,83 таъсири бештари иқлимӣ дорад. Таъсири пасттари ҳисобшудаи иқлимӣ танҳо пас аз татбиқи ҳиссаҳои фарзшудаи дахолати оянда пайдо мешавад.

Мушкилот дар тармими сохтмонҳои таърихии сангин чист?

Ҳифзи сохтмонҳои таърихии сангин танҳо пур кардани дарзҳои осебдида бо маҳлули нав нест. Маводи тармимии истифодашуда бояд аз ҷиҳати механикӣ ва гигротермалӣ бо зерсохтори таърихӣ мувофиқ бошад, ба маводи аслӣ фишори нолозим наорад ва раванди нигоҳдории ояндаро низ дастгирӣ кунад.

Дар деворе, ки дар таҳқиқот омӯхта шудааст, фарсудашавии дарзҳо, тарқишҳои маҳаллӣ, талафи мавод, афзоиши биологӣ ва нишонаҳои дахолатҳои гузашта мавҷуданд. Девор аз сангҳои табиии номунтазами маҳаллӣ иборат буда, сангҳои аслӣ бо маҳлули асоси хокӣ пайваст шудаанд.

Маҳлулҳои тармимии оҳакӣ ё дорои миқдори зиёди оҳак дар деворҳои таърихӣ нисбат ба маҳлулҳои муосири дорои сементи зиёд одатан мувофиқтар ҳисобида мешаванд. Сабаб танҳо устувории механикӣ нест, балки хусусиятҳое чун ковокӣ ва интиқоли намӣ низ ҳастанд, ки ба рафтори дарозмуддати девори таърихӣ таъсир мерасонанд.

Маҳлули Худҳассоси MWCNT Чӣ Гуна Кор Мекунад?

Маҳлули бо MWCNT тақвиятёфта нанотӯбаҳои карбонии бисёрдевора дорад, ки дар дохили матритсаи маҳлул роҳҳои гузаронандаи барқӣ ташкил мекунанд. Азбаски деформатсияи механикӣ, оғози тарқиш ё пешрафти тарқиш метавонад муқовимати барқии ин шабакаи гузаронандаро тағйир диҳад, ченкунии муқовимат тавассути электродҳои ҷойгиршуда метавонад сигнали мониторингӣ оид ба тағйироти ҳолати механикии мавод фароҳам оварад.

Ду стратегияи тармим

Таркиби асосии маҳлулҳо

Ҳар ду маҳлул аз як матритсаи асосии пайвасткунанда истифода мебаранд. Ягона фарқи асосии маводӣ илова шудани MWCNT ба Сенарияи B мебошад.

Низоми пайвасткунанда аз рӯи вазн ҳамчун %35 оҳаки гидратшуда + %35 сементи сафед + %30 метакаолин омода карда шудааст. Таносуби пайвасткунанда/рег аз рӯи вазн 1:3 ва таносуби об/пайвасткунанда 0,55 мебошад. Дар маҳлули нано-тақвиятёфта миқдори Nanocyl NC7000™ MWCNT ҳамчун %0,15-и массаи пайвасткунанда муайян карда шудааст.

Азбаски оби дар таркиби иловаи обии MWCNT мавҷудбуда ба ҳисоби умумии оби омехта дохил карда шудааст, таносуби умумии об/пайвасткунанда барои ҳар ду маҳлул яксон нигоҳ дошта шудааст.

Миқдори тақрибан 200 kg маҳлул барои девори 24 m² чӣ гуна муайян карда шуд?

Таҳқиқот фарз кардааст, ки тақрибан %20-и сатҳи девори 24 m² ба навсозии дарзҳо ё ивазкунии маҳаллии маҳлул ниёз дорад. Ин ҳисса ба майдони дахолати 4,80 m² мувофиқ аст.

Чуқурии миёнаи таъмир 20 mm гирифта шуда, ҳаҷми маҳлул:

4,80 m² × 0,020 m = 0,096 m³

ҳисоб шудааст. Вақте зичии маҳлули тару тоза 1900 kg/m³ қабул карда мешавад, талаботи холиси маҳлул:

0,096 m³ × 1900 kg/m³ = 182,4 kg

мешавад. Бо илова кардани %10 захира барои талафоти омодагӣ ва татбиқ тақрибан 200 kg партияи истинодии маҳлул ҳосил мешавад. Вақте ин арзиш ба тамоми сатҳи девори 24 m² нормалӣ карда мешавад, ба тақрибан 8,3 kg/m² баробар аст.

Доираи татбиқи воқеии саҳроӣ

Ҳар ду маҳлул ба қисмҳои алоҳидаи 4 m²-и ҳамон девори таърихӣ татбиқ карда шуданд. Майдонҳо бо такя ба арзёбии ҳолати пеш аз дахолат тавре интихоб шуданд, ки сатҳи монанди фарсудашавиро намояндагӣ кунанд.

Ин татбиқи саҳроӣ имкони истифодаи маҳлулҳоро дар сохтмони воқеии таърихии сангин нишон медиҳад. Аммо ин маъно надорад, ки натиҷаҳои иқтисодӣ ва муҳити зисти 30-сола аз пайгирии физикии саҳроии 30-сола ба даст омадаанд. Натиҷаҳои дарозмуддат ба моделсозии дурнамоӣ ва фарзияҳои сенариявӣ асос ёфтаанд.

Низоми SHM чӣ гуна насб шудааст?

Дар дарзҳои муҳими интихобшудаи қисми 4 m²-и нано-тақвиятёфта 16 электроди металлӣ дар чуқурии тақрибан 2,5–3 cm ҷойгир карда шуда, онҳо ҳашт ҷуфти мустақили электрод ташкил доданд. Нуқтаҳои муҳим аз рӯи арзёбии муҳандисии пеш аз дахолат интихоб шудаанд.

Дар арзёбии дурнамои тамоми девори 24 m² ҳамон тарҳи ҳаштнуқтаи мониторинги ҳадафнок ҳамчун фарзияи модел нигоҳ дошта шудааст. Аз ин рӯ, низом шабакаи сенсорие нест, ки тамоми деворро бо зичии фазоии баробар ҳис кунад.

Ҷараёни додаҳо ва энергияи SHM

Муқовимати барқӣ бо сохтори тақсимкунандаи шиддати ду-зондӣ ва зери 3,3 V DC чен карда шудааст. Дар ҳар канали ченкунӣ муқовимати истинодии доимӣ бо андозаи монанд ба муқовимати назоратшаванда мавҷуд аст.

Низоми тақсимкунандаи шиддат дар рӯйи стенд бо муқовиматҳои маълум санҷида шуда, гузориш шудааст, ки инҳирофҳо аз %1 кам буданд. Дар занҷири қувва табдилдиҳандаи шиддати DC-и LM2596 истифода шудааст.

Ҳарорат ва намии нисбӣ ҳамзамон бо муқовимати барқӣ сабт шудаанд. Аммо дар доираи таҳқиқот функсияи ададии ислоҳи муҳити зист бар асоси калибркунии саҳроӣ таҳия нашудааст. Аз ин рӯ, сигналҳои муқовимат ҳамчун индекси миқдории осеб не, балки ҳамчун нишондиҳандаҳои сифатии тағйироти барқӣ дар минтақаҳои назоратшаванда арзёбӣ шудаанд.

Интизор мерафт, ки ченкуниҳои ибтидоӣ дар тақрибан 10–15 дақиқа устувор шаванд ва барои ҳар ҷойгиршавӣ арзиши устувори \(R_0\) ҳамчун муқовимати асосӣ истифода шудааст. Ченкунӣ ҳар рӯз дар давраи 60-дақиқаии ҷамъоварии додаҳо, ки субҳ анҷом мешуд, гузаронида шудааст; ин фосилаи вақт ба давраи кори манбаи қувваи фотоэлектрикӣ вобаста аст.

Ҳудуди низом ва воҳиди функсионалӣ

Дар арзёбии иқтисодӣ ва муҳити зист воҳиди функсионалӣ чунин муайян карда шудааст:

“Тармими девори таърихии сангини 24 m², мониторинг/арзёбии он дар тӯли 30 сол ва ба ҳисоб гирифтани эҳтиёҷи тармими оянда дар охири соли 30-юм”

.

Ҳудуди низом омодагӣ, татбиқи ибтидоӣ, мониторинг/бозрасии 30-сола ва дахолати фарзшудаи тармими ояндаро дар соли 30-юм фаро мегирад. Фаъолиятҳои пас аз 30 сол берун аз модел гузошта шудаанд.

Ҳиссаҳои тармими оянда

Ин ҳиссаҳо сатҳи фарсудашавии воқеан ченшуда пас аз 30 сол нестанд. Манбаъ онҳоро ҳамчун параметрҳои сенариявии дорои асоси муҳандисӣ муайян мекунад, ки ба арзёбии ҳолати пеш аз дахолат, синфҳои нашршудаи фоизии осеб ва арзёбии касбии муҳандиси сохтмони лоиҳа асос ёфтаанд.

Ҳиссаҳои пасттари Сенарияи B фарзияеро ифода мекунанд, ки иттилооти мониторинги барқӣ метавонад барои ҳадафноктар ба минтақаҳо равона кардани тармим кӯмак кунад. Ин ҳиссаҳо натиҷаҳои таҷрибавие нестанд, ки нишон диҳанд маҳлули MWCNT аз ҷиҳати физикӣ сусттар фарсуда мешавад.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Равиши Ҳисобкунии Хароҷот Аз Рӯи Фаъолият

Арзёбии иқтисодӣ бо усули Activity-Based Costing (ABC) анҷом дода шудааст. Фаъолиятҳои марҳилаҳои омодагӣ, татбиқ ва мониторинг бо меҳнат, мавод, масрафӣ, энергия, нақлиёт ва истифодаи таҷҳизот алоқаманд карда шудаанд.

Хароҷоти умумии татбиқи ибтидоӣ

Манбаъ хароҷоти умумии татбиқро чунин муайян мекунад:

\[ TMC = EC + MC + LC \tag{1} \]

.

Дар ин ҷо \(TMC\) хароҷоти умумии татбиқ, \(EC\) хароҷоти энергия, \(MC\) хароҷоти мавод ва таҷҳизот/масрафии вобаста ва \(LC\) хароҷоти меҳнатро ифода мекунад.

Хароҷоти энергия

\[ EC=\sum_{i=1}^{n}\left(ICPR_i\cdot PCPR_i\cdot TPR_i\right)\cdot CE \tag{2} \]

\(ICPR_i\) қувваи насбшудаи таҷҳизот; \(PCPR_i\) коэффисиенти иқтидори корӣ; \(TPR_i\) вақти кор; \(CE\) бошад, арзиши воҳидии нерӯи барқ аст. Дар таҳқиқот қувваи омехтакунаки механикӣ 0,55 kW ва вақти омехтакунӣ 20 дақиқа истифода шудааст.

Хароҷоти мавод

\[ MC=C_{pr}+C_{appl}+C_{mon}+DC \tag{3} \]

\(C_{pr}\) хароҷоти мавод ва масрафии вобаста ба омодагӣ, \(C_{appl}\) ба татбиқ, \(C_{mon}\) ба мониторинг ва \(DC\) амортизатсияи таҷҳизотро ифода мекунад.

Хароҷоти мавод аз рӯи марҳила:

\[ C_i=\sum_j\left(W_{ij}\cdot P_{ij}\right)+TC_{cons,i} \tag{3a} \]

ҳисоб шудааст. \(W_{ij}\) миқдори истифодашуда дар марҳилаи \(i\) барои маводи \(j\); \(P_{ij}\) нархи хариди воҳидӣ; \(TC_{cons,i}\) бошад, хароҷоти умумии маводи масрафии марҳилаи дахлдор аст.

Амортизатсияи таҷҳизот

\[ DC= TC_{equip,pr}\left(\frac{TUH_{pr}}{TLH_{pr}}\right) + TC_{equip,appl}\left(\frac{TUH_{appl}}{TLH_{appl}}\right) \tag{3b} \]

Дар ин ҷо \(TC_{equip}\) арзиши хариди таҷҳизот, \(TUH\) вақти истифода дар кори дахлдор ва \(TLH\) давраи умумии хизматрасонии таҷҳизотро ифода мекунад. Амортизатсия танҳо ба асбобҳои омодагӣ ва татбиқ татбиқ шудааст; ивазкунии банақшагирифташудаи қисмҳои SHM мустақиман ҳамчун хароҷоти мониторинг арзёбӣ шудааст.

Хароҷоти меҳнат

\[ LC=LC_{pr}+LC_{appl}+LC_{mon} \tag{4a} \]

ва ба таври муфассал:

\[ \begin{aligned} LC=&(ENGH_{pr}\cdot ENGHT_{pr}+STH_{pr}\cdot STHT_{pr})\\ &+(ENGH_{appl}\cdot ENGHT_{appl}+STH_{appl}\cdot STHT_{appl})\\ &+(ENGH_{mon}\cdot ENGHT_{mon}+STH_{mon}\cdot STHT_{mon}) \end{aligned} \tag{4b} \]

аст. \(ENGH\) ва \(STH\) соатҳои кори муҳандис ва техники соҳибихтисос; \(ENGHT\) ва \(STHT\) бошад, музди соатии дахлдорро ифода мекунанд.

Дар модели хароҷоти манбаъ музди муҳандис €10/соат, музди техник €6/соат, нархи нерӯи барқ €0,20/kWh ва нархи сӯзишворӣ €1,50/L қабул шудааст.

Воридоти хароҷоти маҳлул ва SHM

Хароҷоти ибтидоии таҷҳизоти SHM €274,54 аст. Arduino Nano ESP32 ва симҳои сигналу қувва дар солҳои 10 ва 20 ба таври банақшагирифташуда иваз шудаанд. Бо нархҳои ҷорӣ ҳар ивазкунӣ €103,53 буда, бо татбиқи таварруми солонаи %2,15 барои соли 10 €128,07 ва барои соли 20 €158,43 моделсозӣ шудааст.

Хароҷоти давраи ҳаёт

Ифодае, ки хароҷоти мониторинг ва тармими ояндаро бо таваррум ба оянда мебарад:

\[ LCC= \sum_{t=1}^{n} MonitoringCost_t(1+\pi)^t + Ratio\cdot ImplementationCost\cdot(1+\pi)^{t_{impl}} \tag{5} \]

аст. \(\pi\) сатҳи солонаи таваррум, \(Ratio\) ҳиссаи деворе, ки дар оянда ба он дахолат мешавад, ва \(t_{impl}\) соле мебошад, ки тармими оянда дар он анҷом мегирад.

Бо илова кардани хароҷоти ибтидоии татбиқ хароҷоти умумии давраи ҳаёт:

\[ TC= ImplementationCost_0+ \sum_{t=1}^{n} MonitoringCost_t(1+\pi)^t + Ratio\cdot ImplementationCost\cdot(1+\pi)^{t_{impl}} \tag{6} \]

ҳисоб шудааст.

Таҳқиқот сатҳи солонаи таварруми %2,15-ро аз таварруми миёнаи солонаи Юнон дар солҳои 2002–2024 гирифтааст. Тармими оянда дар охири соли 30 моделсозӣ шудааст ва дар давоми 30 сол давраҳои миёнаравии тармим илова нашудаанд.

Муқоисаи вазндори дастгирии қарор

Ба сенарияи интизоршаванда %50 ва ба сенарияҳои хушбинона ва бадбинона ҳар кадом %25 вазн дода шудааст:

\[ Expected\ Savings=\sum_i w_i\cdot CostDifference_i \tag{7} \]

Ин вазнҳо эҳтимолиятҳои омории ҳолатҳои оянда нестанд. Манбаъ онҳоро танҳо барои дастгирии қарор ҳамчун алтернативаҳои симметрии мусбат ва манфӣ дар атрофи ҳолати марказии интизоршаванда истифода кардааст.

Хароҷоти татбиқи ибтидоӣ ва мониторинг

Хароҷоти мониторинги стратегияи анъанавӣ аз 5 бозрасии саҳроӣ иборат аст. Дар стратегияи нано-тақвиятёфта интиқоли додаҳо, ду боздиди тасдиқи саҳроӣ ва ивазкуниҳои банақшагирифташудаи ҷузъҳои SHM якҷоя ба ҳисоб гирифта шудаанд. Дар стратегияи нано танҳо интиқоли додаҳо дар маҷмӯъ €848,56 мебошад.

Хароҷоти сенарияҳои 30-сола

Дар муқоисаи детерминистии вазндор хароҷоти 30-сола барои стратегияи анъанавӣ €15.822,18 ва барои стратегияи нано-тақвиятёфта €13.933,05 буд. Фарқи вазндор −€1889,14, яъне %11,94 ба манфиати стратегияи нано аст.

Аммо ин натиҷаи вазндор “хароҷоти интизоршаванда”-и аз ҷиҳати оморӣ пешгӯишуда нест. Вазнҳои %50/%25/%25 аз ҷониби муҳаққиқон барои дастгирии қарор интихоб шудаанд.

Оё Таҳлили Монте-Карло Нишон Медиҳад, Ки Стратегияи Нано-Тақвиятёфта Бешубҳа Арзонтар Аст?

Не. Гарчанде стратегияи нано-тақвиятёфта дар аксари симулятсияҳо хароҷоти камтар ба вуҷуд меорад, фосилаи номуайянии %95-и фарқи ҷуфтшудаи хароҷот байни ду стратегия аз сифр мегузарад, бинобар ин таҳқиқот дар тамоми доираи номуайянии моделшуда бартарии иқтисодии бечунучароро нишон дода наметавонад.

Таҳлили номуайянии Монте-Карло

Хароҷоти детерминистии 30-солаи хушбинона, интизоршаванда ва бадбинона барои ҳар стратегия мутаносибан ҳамчун ҳадди поёнӣ, мода ва ҳадди болоии тақсимоти секунҷа истифода шуданд. Бо Python 3.11 1.000.000 симулятсияи ҷуфтшуда анҷом дода шуд.

Дар ҳар итератсия барои ду стратегия намунаи алоҳидаи хароҷоти 30-сола интихоб шуда ва:

Хароҷоти MWCNT + SHM − Хароҷоти анъанавӣ

ҳисоб карда шуд. Арзиши манфӣ маънои онро дорад, ки стратегияи нано-тақвиятёфта арзонтар аст.

Дар %93,59-и симулятсияҳо равиши нано-тақвиятёфта хароҷоти 30-солаи камтар ба вуҷуд овард. Бо вуҷуди ин, азбаски ҳадди болоии %2,5-и тақсимоти фарқ ба +€483,62 мерасад, дар баъзе комбинатсияҳои модел стратегияи анъанавӣ арзонтар аст.

Арзёбии Давраи Ҳаёт чӣ гуна анҷом дода шудааст?

Арзёбии муҳити зист дар нармафзори LCA for Experts® 10.9.8.16 дар доираи принсипҳои ISO 14040:2006 ва ISO 14044:2006 анҷом дода шудааст. Барои арзёбии таъсир усули Environmental Footprint 3.2 (EF 3.2)-и Комиссияи Аврупо истифода шудааст.

Инвентаризатсияи Давраи Ҳаёт формулаҳои маҳлул, миқдори мавод, нақлиёт, омехтакунӣ, боздидҳои саҳроӣ ва додаҳои ибтидоии таҳқиқот вобаста ба ҳиссаҳои дахолати ояндаро дар бар мегирад. Равандҳои пасзамина, аз қабили истеҳсоли мавод, нерӯи барқ ва нақлиёти автомобилӣ бо пойгоҳи додаҳои LCA for Experts моделсозӣ шудаанд.

Инвентаризатсияи муҳити зисти MWCNT чӣ гуна нишон дода шуд?

Азбаски барои MWCNT-и истифодашуда дар пойгоҳи додаҳои Sphera инвентаризатсияи давраи ҳаёти махсуси маҳсулот вуҷуд надошт, саҳми тағйирёбии иқлим тавассути proxy ҳисоб карда шуд, ки раванди истеҳсолии анъанавии каталитикии таҳшиндиҳии буғи химиявӣ (CVD)-ро дар миқёси саноатӣ, ки дар адабиёт гузориш шудааст, намояндагӣ мекунад.

Дар дигар категорияҳои EF 3.2 маҷмӯаҳои додаҳои аз ҷиҳати техникӣ наздиктарин истифода шуданд. Ин ҳолат маҳдудияти муҳими модел мебошад, ки махсусан нишон медиҳад натиҷаҳои муҳити зисти хоси наноматериал инвентаризатсияи пурраи маҳсулотӣ нестанд.

Фарзияи нақлиёт

Фарз карда шудааст, ки мавод аз нуқтаи таъминот то майдони сохтмон 60 km рафтуомад тавассути нақлиёти автомобилӣ интиқол дода мешавад. Боздидҳои саҳроӣ бо минивэни дизелии Euro 5 бо масрафи сӯзишвории 6,0 L/100 km моделсозӣ шудаанд.

Барои ҳар боздиди 60 km тақрибан 3,6 L дизел ва 12,7 kg CO₂ эквивалент таъсири иқлимӣ ҳисоб карда шуд. Ҳамин тавр, панҷ боздиди саҳроии анъанавӣ 63,30 kg CO₂ эквивалент ва ду боздиди тасдиқи стратегияи нано 25,30 kg CO₂ эквивалент ба вуҷуд овард.

Ин фарзияи 60 km тамоми занҷири таъминот аз кишварҳои истеҳсолкунанда ё марказҳои байналмилалии тақсимотро намояндагӣ намекунад.

Бори тағйирёбии иқлими таҷҳизоти SHM

Таъсири иқлимии таҷҳизоти SHM дар насби ибтидоӣ 28,73 kg CO₂ эквивалент ва бо ивазкуниҳои банақшагирифташудаи солҳои 10 ва 20 дар 30 сол 41,42 kg CO₂ эквивалент мебошад.

Ин инвентаризатсияи таҷҳизот танҳо ба категорияи тағйирёбии иқлим ба таври миқдорӣ илова карда шуд. Азбаски маълумоти муфассали таркиб ва истеҳсоли ҷузъҳои электронӣ нокифоя буд, саҳми таҷҳизоти SHM ба дигар категорияҳои EF 3.2, аз қабили туршшавӣ, экотоксикӣ ва истифодаи захираҳои металлӣ/минералӣ ҳисоб карда нашуд.

Вақте Таҷҳизоти SHM Илова Мешавад, Оё Таъсири Карбонии Стратегияи Нано Дар Ибтидо Пасттар Аст?

Не. Пеш аз илова кардани дахолати тармими оянда ба модел, ҳангоми ба ҳисоб гирифтани таҷҳизоти SHM ва иловаи MWCNT, таъсири умумии тағйирёбии иқлими стратегияи нано-тақвиятёфта 103,87 kg CO₂ эквивалент ва стратегияи анъанавӣ 98,15 kg CO₂ эквивалент мебошад; стратегияи нано дар ҳолати асосӣ %5,83 баландтар аст.

Натиҷаҳои асосии муҳити зист

Гарчанде равиши нано-тақвиятёфта дар инвентаризатсияи мавҷуда дар бисёр категорияҳо арзиши пасттар нишон медиҳад, дар тағйирёбии умумии иқлим, радиатсияи ионӣ, камшавии озон, моддаи зарраӣ ва баъзе зеркатегорияҳои заҳролудӣ арзишҳои баландтар ба даст омадаанд.

Муҳимтар аз ин, таҷҳизоти SHM ба категорияҳои ғайр аз тағйирёбии иқлим пурра илова карда нашудааст, бинобар ин ин категорияҳоро ҳамчун профили пурраи муҳити зисти низоми нано-тақвиятёфта шарҳ додан мумкин нест.

Марҳилаҳои давраи ҳаёти бори тағйирёбии иқлим

Ин тақсимот як натиҷаи муҳимро равшан мекунад: стратегияи нано бо кам кардани боздидҳои саҳроӣ аз панҷ то ду бори вобаста ба нақлиётро коҳиш медиҳад; аммо вақте бори 30-солаи 41,42 kg CO₂ эквиваленти таҷҳизоти электронии SHM илова мешавад, ин бартарӣ дар ҷамъбасти асосӣ баръакс мешавад.

Натиҷаҳои иқлимӣ ҳангоми илова кардани дахолати оянда

Таъсири тағйирёбии иқлими стратегияи нано танҳо вақте аз стратегияи анъанавӣ пасттар мешавад, ки барои Сенарияи B майдонҳои хурдтари тармими оянда татбиқ шаванд. Манбаъ ин натиҷаро ҳамчун далели он шарҳ намедиҳад, ки маҳлули MWCNT “табиатан камкарбонтар” ё “устувортар” аст.

Чаро мисоли моддаи зарраӣ муҳим аст?

Яке аз мисолҳои муҳиме, ки нишон медиҳад таҳқиқот ба шарҳи бисёркатегории муҳити зист ниёз дорад, моддаи зарраӣ мебошад. Таъсири моддаи зарраии стратегияи нано-тақвиятёфта дар ҳолати асосӣ %3,29 баландтар, дар сенарияи дахолати интизоршаванда %7,79 баландтар ва дар сенарияи бадбинона %10,71 баландтар аст. Дар сенарияи хушбинона ду усул қариб баробар буда, стратегияи нано тақрибан %0,22 арзиши пасттар нишон медиҳад.

Аз ин рӯ, танҳо бар асоси CO₂ эквивалент хулосаи “муҳити зистӣ беҳтар” баровардан тамоми натиҷаҳои муҳити зисти таҳқиқотро намояндагӣ намекунад.

Чаро карбонатсия ба модел илова нашудааст?

Дар маҳлулҳои дорои оҳак, пайвастшавии CO₂-и атмосферӣ бо мурури вақт тавассути карбонатсия метавонад ба тавозуни умумии карбонии давраи ҳаёт таъсир расонад. Аммо суръат ва миқдори карбонатсия ба таркиби пайвасткунанда, сохтори ковокӣ, намӣ, шароити муҳити зист ва дастрасии CO₂ вобаста аст.

Азбаски ин таҳқиқот барои формулаҳои махсуси маҳлул додаҳои дарозмуддати карбонатсия надошт, ягон кредити бозҷабби CO₂ татбиқ нашудааст. Аз ин рӯ, арзишҳои гузоришшудаи иқлимӣ танҳо равандҳои муайяншудаи инвентаризатсияро намояндагӣ мекунанд.

Оё мувофиқати дарозмуддат бо девори таърихӣ тасдиқ шудааст?

Не. Таҳқиқот таъкид мекунад, ки таъсирҳои эҳтимолии иловаи MWCNT ба сохтори ковокӣ ва интиқоли намӣ бояд аз нуқтаи назари сохтмони таърихии сангин ба таври алоҳида дар дарозмуддат омӯхта шаванд.

Гузаронандагии буғи об, интиқоли капиллярии об, рафтори хушкшавӣ ва интиқол/кристаллизатсияи намак мустақиман чен карда нашудаанд. Ҳамчунин муқоисаи мустақими мувофиқати гигроскопӣ ё намакӣ байни маҳлули MWCNT ва маҳлули аслии девори асоси хокӣ гузаронида нашудааст.

Ин параметрҳо дар сохтмонҳои таърихӣ махсусан муҳиманд, зеро маҳлули таъмирии номувофиқ метавонад намиро дар дохили сохтор нигоҳ дорад ё осеби кристаллизатсияи намакро ба маводи аслии таърихӣ интиқол диҳад.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Маҳлули сеҷузъаи тармимии дорои MWCNT дар қисми 4 m²-и девори воқеии таърихӣ бо электродҳои ҷойгиршуда дар миқёси саҳроӣ татбиқ карда шудааст.
• Низоми ҳадафноки SHM дар асоси муқовимати барқӣ тавре насб шудааст, ки дар ҳашт нуқтаи муҳим сигнали мониторингӣ диҳад.
• Хароҷоти татбиқи ибтидоӣ ва мониторинги 30-солаи стратегияи нано-тақвиятёфта аз стратегияи анъанавӣ баландтар аст.
• Ҳангоми татбиқи ҳиссаҳои фарзшудаи хурдтари дахолати оянда стратегияи нано дар се сенарияи детерминистӣ хароҷоти ҳисобшудаи 30-солаи пасттар медиҳад.
• Дар модели Монте-Карло пасттар будани хароҷоти стратегияи нано натиҷаи бартаридошта аст; аммо фосилаи номуайянии %95-и фарқи хароҷоти ҷуфтшуда аз сифр мегузарад.
• Ҳангоми дохил кардани таҷҳизоти SHM таъсири умумии асосии тағйирёбии иқлими стратегияи нано аз стратегияи анъанавӣ %5,83 баландтар аст.
• Таъсири пасттари иқлимии стратегияи нано танҳо пас аз татбиқи ҳиссаҳои хурдтари дахолати оянда пайдо мешавад.
• Натиҷаҳои муҳити зист вобаста ба категорияи таъсир фарқ мекунанд; як метрикаи карбон тамоми самаранокии муҳити зистро намояндагӣ намекунад.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад

• Исбот нашудааст, ки маҳлули MWCNT аз маҳлули анъанавӣ 30 сол устувортар аст.
• Нишон дода нашудааст, ки низоми SHM фарсудашавии физикиро мустақиман коҳиш медиҳад.
• Байни ҳадҳои муқовимати барқӣ ва сатҳи воқеии осеб муносибати миқдории ҳаддии тасдиқшуда муқаррар нашудааст.
• Ченкуниҳои муқовимат ҳамчун индекси миқдории осеб калибр карда нашудаанд.
• Ҳиссаҳои дахолати ояндаи %25–60 барои Сенарияи B сатҳи 30-солаи фарсудашавии аз мушоҳидаи саҳроӣ ҳосилшуда нестанд.
• Нишон дода нашудааст, ки стратегияи нано дар ҳамаи категорияҳои таъсири муҳити зист бартарӣ дорад.
• Барои таҷҳизоти SHM дар ҳамаи категорияҳои EF 3.2 ғайр аз тағйирёбии иқлим инвентаризатсияи пурраи давраи ҳаёт сохта нашудааст.
• Мувофиқати дарозмуддати намӣ ва намаки маҳлули MWCNT бо девори аслии таърихӣ ҳанӯз исбот нашудааст.
• Хароҷоти ин як омӯзиши ҳолатро мустақиман ба кишварҳои дигар, сатҳи муздҳо, масофаҳо ё сохтмонҳои таърихӣ умумӣ кардан мумкин нест.

Маҳдудиятҳои асосии таҳқиқот

Сохтори дурнамои 30-сола: Натиҷаҳои дарозмуддат мушоҳидаҳои воқеии саҳроии 30-сола не, балки натиҷаҳои моделҳои иқтисодӣ ва муҳити зист мебошанд.

Ҳиссаҳои дахолати оянда: Ҳиссаҳои гуногун барои Сенарияҳои A ва B фарзияҳои дорои асоси муҳандисӣ буда, ба натиҷаҳо таъсири қавӣ мерасонанд.

Калибркунии SHM: Барои муқовимати барқӣ ислоҳи миқдории саҳроӣ нисбат ба ҳарорату намӣ ё калибркунии ҳадди осеб анҷом дода нашудааст.

Фарқи фарогирии фазоӣ: Бозрасии визуалӣ тамоми деворро давра ба давра арзёбӣ мекунад, дар ҳоле ки SHM аз ҳашт нуқтаи интихобшудаи муҳим маълумоти пайваста/такрорӣ медиҳад. Ду усул як навъи иттилоотро истеҳсол намекунанд.

Додаҳои LCA-и электроника: Танҳо таъсири тағйирёбии иқлими таҷҳизоти SHM ба модел дар сатҳи скрининг илова карда шудааст.

Додаҳои proxy-и MWCNT: Азбаски LCI-и пурраи махсуси наноматериали истифодашуда вуҷуд надошт, барои истеҳсол додаҳои намояндагии CVD истифода шуданд.

Мувофиқати намӣ ва намак: Рафтори дарозмуддати буғи об, капиллярӣ, хушкшавӣ ва кристаллизатсияи намак ба таври таҷрибавӣ тасдиқ нашудааст.

Карбонатсия: Барои ҷабби дарозмуддати CO₂ аз ҷониби маҳлул кредити карбон ба модел илова нашудааст.

Эҳтиёҷи таҳқиқоти оянда

Муаллифон таъкид мекунанд, ки барои табдил ёфтани низоми мониторинг ба дастгирии воқеии қарор бояд байни ҷавоби муқовимати барқӣ, ҳолати воқеии фарсудашавӣ ва майдоне, ки ба тармим ниёз дорад, робитаҳои миқдорӣ бар асоси додаҳои дарозмуддати саҳроӣ муқаррар карда шаванд.

Ҳамчунин зарур аст мувофиқати дарозмуддати маҳлули MWCNT бо девори таърихӣ аз ҷиҳати гузаронандагии буғи об, интиқоли капиллярии намӣ, хушкшавӣ, интиқоли намак ва кристаллизатсияи намак санҷида шавад ва барои инфрасохтори SHM дар ҳамаи категорияҳои муҳити зисти EF 3.2 инвентаризатсияҳои муфассалтари давраи ҳаёт таҳия шаванд.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Таҳқиқоти аслӣ: Prospective Life-Cycle Cost and Environmental Assessment of MWCNT-Reinforced Self-Sensing Ternary Mortar for Historic Masonry Restoration: A Field Case Study

Муаллифон: Evangelos Vasileiou; Lydia-Chara Pavlopoulou; Vasileios D. Prokopiou; Ilona Lazaridou; Vasileios Zeimpekis; George Maistros; Zoi S. Metaxa; Nikolaos D. Alexopoulos.

Corresponding author: Nikolaos D. Alexopoulos.

Почтаи электронии corresponding author: nalexop@aegean.gr

Аффилиатсияҳо: Research Unit of Advanced Materials, Department of Financial and Management Engineering, School of Engineering, University of the Aegean, Chios, Greece; Department of Accounting and Finance, Hellenic Mediterranean University, Heraklion, Greece; Hephaestus Laboratory, School of Chemistry, Democritus University of Thrace, Kavala, Greece.

Маҷалла: Sustainability.

Ношир: MDPI, Basel, Switzerland.

Ҷилд / шумора / рақами мақола: Volume 18, Issue 19, Article 10216.

DOI: 10.3390/su181910216.

Ирсол: 9 июли 2026.

Ревизия: 29 сентябри 2026.

Қабул: 6 октябри 2026.

Нашр: 8 октябри 2026.

Навъи манбаъ: Мақолаи таҳқиқотии рецензияшуда; омӯзиши ҳолат, ки татбиқи саҳроиро дар девори воқеии таърихӣ бо модели дурнамои 30-солаи арзёбии хароҷоти давраи ҳаёт ва муҳити зист якҷо мекунад.

Литсензия: Creative Commons Attribution (CC BY).

Пайванди расмӣ: https://doi.org/10.3390/su181910216

Воҳиди функсионалӣ: Девори таърихии сангини 24 m², давраи истинодии 30-сола.

Татбиқи воқеии саҳроӣ: Майдонҳои алоҳидаи 4 m² дар ҳамон девор барои маҳлули анъанавӣ ва нано-тақвиятёфта.

Усули иқтисодӣ: Activity-Based Costing ва модели 30-солаи Life-Cycle Cost.

Усули муҳити зист: LCA for Experts® 10.9.8.16; чорчӯбаи ISO 14040:2006 ва ISO 14044:2006; Environmental Footprint 3.2.

Усули номуайянӣ: 1.000.000 симулятсияи ҷуфтшудаи Монте-Карло бо истифода аз хароҷоти хушбинона, интизоршаванда ва бадбинона ҳамчун ҳад/модаи тақсимоти секунҷа; Python 3.11.

Маблағгузорӣ: Лоиҳаи e-Infrastructure “Interregional Digital Transformation for Culture and Tourism in Aegean Archipelagos” (MIS 5047046); бо маблағгузории муштараки Фонди Аврупоии Рушди Минтақавӣ ва Давлати Юнон дар доираи иқдоми “Regional Excellence”.

Кумитаи ахлоқ: Татбиқ намешавад.

Ризоияти огоҳона: Татбиқ намешавад.

Дастрасии додаҳо: Додаҳо метавонанд бо дархости асоснок аз corresponding author гирифта шаванд. Азбаски онҳо фарзияҳои хароҷоти махсуси лоиҳа, параметрҳои дахолати тармим ва воридоти модели LCA-ро дар бар мегиранд, барои умум дастрас нестанд.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон бархӯрди манфиатҳоро гузориш накардаанд.

Саҳми муаллифон: Консептуализатсия E.V., L.-C.P., V.D.P. ва N.D.A.; усул E.V., L.-C.P., V.D.P., V.Z. ва N.D.A.; нармафзор V.D.P. ва I.L.; тасдиқ E.V., L.-C.P., V.D.P., V.Z., Z.S.M. ва N.D.A.; таҳлили формалӣ E.V., L.-C.P. ва V.D.P.; таҳқиқ E.V., L.-C.P., I.L., V.Z. ва G.M.; захираҳо N.D.A., Z.S.M. ва G.M.; идоракунии додаҳо E.V., L.-C.P., V.D.P. ва I.L.; тарҳи аввал E.V., L.-C.P. ва V.D.P.; баррасӣ/таҳрир ҳамаи муаллифон; визуализатсия V.D.P. ва I.L.; назорат Z.S.M. ва N.D.A.; идоракунии лоиҳа E.V. ва N.D.A.

Ҳудуди асосии тафсири илмӣ: Афзалиятҳои ҳисобшудаи иқтисодӣ ва муҳити зист муқоисаи ду стратегияи мукаммали тармим мебошанд. Формулаи мавод, усули мониторинг, басомади боздиди саҳроӣ, талаботи таҷҳизот ва ҳиссаҳои дахолати оянда ҳамзамон тағйир меёбанд. Аз ин рӯ, таҳқиқот таъсири мустақили иқтисодӣ/муҳити зисти танҳо иловаи MWCNT ё танҳо низоми SHM-ро ҷудо намекунад.

Ҳудуди устуворӣ: Таҳқиқот ба таври таҷрибавӣ нишон надодааст, ки маҳлули MWCNT давраи хизмати физикии дарозтар дорад. Худҳассосӣ ва устувории физикӣ хусусиятҳои алоҳидаанд.

Ҳудуди SHM: Сигналҳои муқовимат барои ҳарорат/намӣ ба ислоҳи миқдории калибршудаи саҳроӣ дучор нашудаанд ва ба индекси миқдории осеб табдил дода нашудаанд.

Ҳудуди низоми муҳити зист: Инвентаризатсияи муфассали ҷузъҳои таҷҳизоти SHM танҳо барои тағйирёбии иқлим дар сатҳи скрининг илова шудааст. Аз ин рӯ, дигар натиҷаҳои EF 3.2 профилҳои қисмии муҳити зисти низоми monitoring-enabled мебошанд.