Powstał materiał twardszy niż beton. Zaskakujący sposób na rewolucję w budownictwie

Naukowcy odkryli sposób na wzmocnienie struktury cementu. Ma być odporniejszy na uszkodzenia niż beton. Inspiracją były... ludzkie kości.

Publikacja: 19.09.2024 09:55

Pasta ma strukturę rurową inspirowaną strukturą ludzkich kości

Pasta ma strukturę rurową inspirowaną strukturą ludzkich kości

Foto: Bloomberg

Naukowcy z University of Princeton opracowali pastę, która jest 5,6 razy mocniejsza niż cement, zaprawa murarska i inne konwencjonalne materiały budowlane na bazie cementu. Pasta ma strukturę rurową, inspirowaną strukturą ludzkiej kości korowej, która tworzy zewnętrzną warstwę kości udowej. Pasta może znacznie zwiększyć odporność na powstawanie pęknięć i poprawić zdolność do odkształcania się bez nagłego uszkodzenia.

Do czego można wykorzystać nowy materiał budowlany

Ta zainspirowana przez biologię pasta ma również potencjał zastąpienia tworzyw sztucznych i materiałów na bazie cementu wzmacnianego włóknami.

Czytaj więcej

Materiał twardszy niż diament powstał z... plastikowych butelek. Przełomowe odkrycie

Materiały na bazie cementu używane do budowy budynków muszą mieć wysoki poziom wytrzymałości i odporności, tak by konstrukcja mogła znosić znaczne obciążenia, a także by była ona w stanie skutecznie poradzić sobie z pęknięciami i uszkodzeniami. Budynek wykonany z materiału o niskiej wytrzymałości może nagle się zawalić. „Jednym z wyzwań w projektowaniu kruchych materiałów budowlanych jest to, że ulegają one nagłemu, katastrofalnemu uszkodzeniu” - podkreśla Shashank Gupta, główny badacz i doktorant na Uniwersytecie Princeton. Dlatego tak ważne jest tworzenie materiałów budowlanych, które wykazują wysoką odporność na pękanie. W przypadku uszkodzenia takie materiały powinny również być w stanie bezpiecznie rozłożyć uderzenie na całą konstrukcję, zamiast prowadzić do nagłego zawalenia.

Czytaj więcej

Domy staną się gigantycznymi bateriami. Za rewolucją w energetyce stoi Polak

Naukowcy, szukając materiałów, które naturalnie posiadają wysoką wytrzymałość i twardość, zainspirowali się ludzką kością korową, która jest odporna na złamania i zapewnia kości udowej siłę potrzebną do podtrzymywania obciążenia ciała. „Kość korowa składa się z eliptycznych, rurkowatych elementów znanych jako osteony, słabo osadzonych w organicznej matrycy. Zapobiega to nagłemu uszkodzeniu i zwiększa ogólną odporność na rozprzestrzenianie się pęknięć” — wyjaśnił Gupta.

Kluczowe rurki

Zazwyczaj cement jest wzmacniany plastikiem, włóknem i innymi materiałami w celu zwiększenia jego wytrzymałości. Zainspirowani rurkowatą strukturą kości korowej, naukowcy opracowali pastę cementową zawierającą cylindryczne i eliptyczne rurki. Te rurkowate struktury poprawiły właściwości cementu odpornego na pęknięcia, podobnie jak osteony wzmacniają kość udową.

Na przykład, kiedy pęknięcie pojawia się w strukturze wykonanej z pasty cementowej, jest ono uwięzione przez rurki, opóźniając jego rozprzestrzenianie się na inne sekcje. Proces ograniczania pęknięcia pochłania energię. To ta sama energia, która w przeciwnym razie spowodowałaby szybkie powiększenie pęknięcia.

Dzięki nowej strukturze nowy materiał ma być bardziej odporny niż beton, jeden z najbardziej powszechnych materiałów budowlanych we współczesnym budownictwie.

Naukowcy z University of Princeton opracowali pastę, która jest 5,6 razy mocniejsza niż cement, zaprawa murarska i inne konwencjonalne materiały budowlane na bazie cementu. Pasta ma strukturę rurową, inspirowaną strukturą ludzkiej kości korowej, która tworzy zewnętrzną warstwę kości udowej. Pasta może znacznie zwiększyć odporność na powstawanie pęknięć i poprawić zdolność do odkształcania się bez nagłego uszkodzenia.

Do czego można wykorzystać nowy materiał budowlany

Pozostało 86% artykułu
2 / 3
artykułów
Czytaj dalej. Subskrybuj
Technologie
Odkryto „cudowne białko”. Może przedłużyć życie i pomóc w walce z rakiem
Technologie
„Przełomowe urządzenie”. Neuralink Elona Muska chce przywracać niewidomym wzrok
Technologie
Udowodnij, że jesteś człowiekiem. Kontrowersyjny projekt twórcy ChatGPT w Polsce
Technologie
Ta technologia ratuje życie i je odbiera. „Jest jak proch strzelniczy”
Materiał Promocyjny
Wpływ amerykańskich firm na rozwój polskiej gospodarki
Technologie
Samoloty pasażerskie polecą ponad 6 tys. km/h. To wcale nie jest odległa przyszłość