В седьмой раз Фонд Лемельсона вручает призы в размере 100 долларов выдающимся молодым изобретателям на ярмарках, ассоциированных с обществом, где участвуют ученики средней школы по всей стране. Приз был создан, чтобы отмечать молодых изобретателей, чьи проекты демонстрируют изобретательское мышление — выявляют проблемы в их сообществах и создают решения, которые действительно имеют значение.

Для большинства из нас сильный ливень — это повод взять зонт или остаться в помещении, но для Луки Дурхэма, ученика 6-го класса из Майами, Флорида, сильный дождь стал толчком к идее для научного проекта. Увидев, как подъездная дорога соседа затопилась и вода растеклась по улице, что затрудняло проезд, Лука задумался, не существует ли способа лучше управлять дождевой водой.

«Может быть, можно сделать бетон таким, чтобы он впитывал воду, а не затапливал улицу», — рассуждал он.

Лука начал изучать материал под названием пористый бетон, созданный для пропускания воды. Однако он быстро обнаружил недостатки этого бетона: существующие образцы часто недостаточно прочны для реального использования и могут забиваться грязью. Он хотел найти более прочную и надежную альтернативу.

«Однажды после душа я наступил на каменную коврику в ванной и заметил, как быстро она впитывает воду с моих ног», — делится Лука. «Она была как губка, и мне хотелось узнать, из чего она сделана. Я выяснил, что она сделана из диатомовой земли, которая образуется из крошечных окаменевших водорослей».

Это открытие привело к новому вопросу: можно ли добавить диатомовую землю в бетон, чтобы создать более прочный и более впитывающий материал?

«Я хотел найти добавки, которые помогали бы бетону отводить воду, оставаясь при этом прочным. Я также искал материалы, которые были бы устойчивыми или которые люди обычно выбрасывают, потому что хотел, чтобы мой проект помог и людям, и окружающей среде», — говорит он.

Сначала Лука выбрал дробленые устрицы и ракушки, которые обычно выбрасывают как отходы. Их изогнутые формы создают в бетоне мелкие промежутки, способствуя прохождению воды. Затем он добавил уголь, пористый материал, который можно получить из отходов древесины и который известен своими фильтрующими свойствами. Он также включил гравий, поскольку известно, что он делает пористый бетон прочнее и обеспечивает четкие пути для отвода воды. В завершение он добавил диатомовую землю, материал из его коврика, в надежде, что она увеличит способность бетона впитывать воду.

Лука провел испытания на предмет дренажа, впитываемости и прочности. Его гипотеза заключалась в том, что смесь из 30% диатомовой земли и 70% цемента с ракушками будет работать лучше всего, потому что ракушки могли бы создать пространства для течения воды, а диатомовая земля — впитывать излишнюю влагу. В итоге Лука обнаружил, что лучшей смесью оказалась 30% диатомовой земли и 70% цемента с гравием. «Этот проект показывает, что использование устойчивых материалов в бетоне может помочь сократить наводнения, улучшить водоотведение и создать более экологичную инфраструктуру», — объясняет он.

Испытания проходили не всегда гладко, признаёт Лука. Сначала он использовал неправильное соотношение цемента и добавок, и было трудно получить все его ракушки и кусочки угля одинакового размера. Хотя он признаёт, что временами испытывал разочарование, опыт научил его не сдаваться.

«Мне нравилось видеть науку в действии и выяснять, какие материалы вносят наибольший вклад», — говорит Лука. «Но лучшая часть была в том, чтобы понять, что возможно я придумал что-то, чего никто раньше не пробовал. Это было потрясающе — увидеть, что моя идея действительно работает, и думать, что я, возможно, изобрёл новый вид бетона, который может помочь людям».

Лука представил свой проект на Южно-Флоридской ярмарке науки и техники, где он выиграл премию Лемельсон для ранних изобретателей, победа в которой, по словам Луки, «вдохновляет меня продолжать придумывать новые идеи и способы решения проблем». Дальнейшие планы включают усиление его бетона с помощью углеродных волоконных лент, чтобы он мог выдерживать больший вес. «Моя мечта — создать материал для тротуаров, который будет прочным, экологичным и поможет предотвратить затопление улиц».