Ako možemo konstruirati beton koji se odupire širenju pukotina, možemo ga učiniti jačim, sigurnijim i izdržljivijim, stoji u priopćenju sveučilišta Princeton nakon što su njihovi znanstvenici, tvrde, proizveli cement koji bi trebao biti 17 puta jači od tradicionalnog betona.
Znanstvenici uvijek traže načine kako bi inherentno krhke materijale, poput betona ili keramike, učinili otpornijima, sigurnijima i izdržljivijima. Ovaj put inspiracija je došla od sedefa. Zahvaljujući otkriću s Princetona, inženjeri su otkrili način izrade betonskog spoja koji ne samo da se odupire pucanju, već ga i prisiljava da putuje na veće udaljenosti. Ovo otkriće moglo bi revolucionirati način na koji se grade zgrade budućnosti, piše Il Messagero.
Rad je nastao na Odjelu za građevinarstvo i inženjerstvo okoliša Sveučilišta Princeton, gdje grupa znanstvenika proučava zašto se krhki građevinski materijali lome i kako dizajn može utjecati na taj ishod.
Glavno otkriće učinjeno je tijekom laboratorijskog ispitivanja. Mala betonska greda podvrgnuta je ispitivanjima savijanja kako bi se procijenila čvrstoća materijala, a nakon što je u uzorku napravljen rez, pojavila se pukotina na mjestu koje su istraživači ciljali. Ono što je bilo upečatljivo nije bila mjerna ćelija ili stezaljka, već način na koji je materijal reagirao nakon što je pukotina započela. Umjesto čistog loma, greda se nastavila deformirati u koracima. Ovaj rezultat je značajan jer su pukotine najčešći način loma u materijalima na bazi cementa. Pukotina se može brzo širiti nakon što počne, ostavljajući malo upozorenja i apsorbirajući malo energije duž svog puta. Cilj istraživača bio je modificirati putanju i brzinu ove pukotine, navodi Messagero.
Otkriće nije postignuto novom kemijom cementa, već razmatranjem vapna kao građevnog bloka i fokusiranjem na unutarnji raspored tvrdih i mekih komponenti. Istraživački tim koristio je sedef kao biološki model . Ideja je bila integrirati mehanizme koji bi prisilili rastuću pukotinu da rasprši energiju. Na mikroskopskoj razini, unutarnji sloj ljuske sastoji se od tvrdih aragonitnih ploča povezanih mekšim biopolimernim slojem. Tvrdi mineral pruža čvrstoću, dok mekši sloj pomaže u sprječavanju katastrofalnog loma. Tvrde ploče mogu se pomicati jedna u odnosu na drugu pod naprezanjem. Ovo klizanje, zajedno s otklonom pukotine i deformacijom mekšeg sloja, dio je načina na koji prirodna struktura raspršuje energiju. "Ova sinergija između tvrdih i mekih komponenti ključna je za izvanredna mehanička svojstva sedefa", izjavio je istraživač Shashank Gupta u priopćenju za javnost Sveučilišta Princeton.
Istraživači su ovu ideju preveli u kompozit na bazi cementa koristeći konvencionalne sastojke. Tvrda faza sastojala se od cementne paste, dok je meka faza bio visoko elastični polimer nazvan polivinilsiloksan. Umjesto miješanja polimera po cijelom betonu, nanosili su ga u tankim slojevima.
