Un beton inspirat de arhitectura oaselor umane este de cinci ori mai rezistent
Inspirându-se din arhitectura oaselor umane, doi ingineri de la Princeton au dezvoltat un tip de beton de cinci ori mai rezistent decât betonul obișnuit.
Reza Moini, profesor asistent de inginerie civilă și de mediu, și Shashank Gupta, doctorand, au creat noul tip de beton pornind de la arhitectura osului cortical (osul compact). Acesta este format din structuri tubulare eliptice cunoscute ca osteon. Forma lor și matricea în care sunt aranjate resping fisurile, împiedicându-le să se rupă toate în același timp în urma unui impact.
Imitând această structură, cei doi ingineri au prevăzut în betonul lor găuri dispuse vertical, ceea ce a crescut semnificativ rezistența materialului la propagarea fisurii și i-a îmbunătățit capacitatea de a se deforma fără a ceda brusc.
”Ceea ce face acest mecanism gradual să fie unic este faptul că fiecare extensie a crăpăturii este controlată, fiind prevenită o cedare catastrofală bruscă. În loc să cedeze tot odată, materialul rezistă deteriorării progresive, ceea ce-l face mult mai rezistent”, explică Gupa.
Pentru a turna acest beton, cei doi au imprimat 3D un tipar tubular folosind alcool polivinilic (PVA). Apoi au creat un negativ al acestui tipar turnând cauciuc în matriță. Matrița se dizolvă ulterior pentru a crea un mulaj din silicon poliuretanic, care este utilizat pentru turnarea betonului.
Rezistența betonului a fost testată printr-un test de îndoire în trei puncte și un test de îndoire cu crestătură pe o margine. Practic, a fost folosit un fierăstrău cu diamant de 2 mm și o lamă pentru a face crestături în beton, proces repetat de mai multe ori pentru a obține date despre rezistența materialului la fracturare.
Un beton mai rezistent înseamnă clădiri mai sigure, dar și o veste bună din perspectiva protejării mediului, fiindcă n-ar mai fi nevoie să producem la fel de mult beton, care este responsabil pentru 8% din emisiile de CO2 la nivel global.
Nu este prima oară când oamenii de știință s-au inspirat din natură pentru a crea materiale mai eficiente. Sideful cu care este acoperit interiorul cochiliilor moluștelor a inspirat o echipă de ingineri de la Universitatea Princeton să dezvolte un tip de compozit de ciment de 17 ori mai rezistent la crăpături decât cimentul standard: Un material din natură a inspirat inginerii să creeze un ciment de 17 ori mai rezistent
