Природные объекты помогут создать более прочный бетон

Экология потребления.Наука и техника:Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) надеются перестроить бетон, следуя природным схемам.

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) надеются перестроить бетон, следуя природным схемам. Исходя из своих наблюдений прочных природных структур, таких как кости, раковины и глубоководные губки, команда предложила подход «снизу вверх» к проектированию цементного теста, связующего ингредиента в бетоне, который требует затрат огромного количества энергии для производства.

«Эти материалы собраны из простых компонентов, организованных в сложные геометрические конфигурации, которые интересно наблюдать. Мы хотим увидеть какие виды микромеханизмов существуют внутри них и обеспечивают такие превосходные свойства. Тогда мы можем применить аналогичный многокомпонентный подход к бетону,» – сказали ученые.

Прочность и долговечность бетона частично зависит от его внутренней структуры и конфигурации пор – чем более рыхлый материал, тем более он подвержен образованию трещин. Тем не менее, не существует никаких методов для точного управления внутренней структурой бетона и его общими свойствами.

«Мы имеем дело с молекулами, с одной стороны, и созданием структур порядка километров в длину, с другой стороны,» – добавляют исследователи.

Для начала, чтобы понять эту связь, ученые изучали биологические материалы и сравнивали их структуру и поведение на нано-, микро- и макромасштабах с цементным тестом.

Во время этого исследования они обнаружили, что лук-подобная структура расположения кремнеземных слоев глубоководной морской губки обеспечивает механизм для предотвращения трещин. В перламутре расположение минералов происходит по типу «кирпич и известковый раствор», который создает прочную связь между слоями, что делает материал чрезвычайно жестким.

Применяя полученную информацию при исследовании биологических материалов, а также знания, основанные на существующем процессе проектирования цементного теста, команда разработала общую методику для инженеров для создания цемента по принципу «снизу вверх».

Методика является в основном набором руководящих принципов, которым инженеры могут следовать, чтобы понять как определенные добавки или ингредиенты будут влиять на общую прочность и долговечность цемента. Инженеры затем могли бы включить эти измерения в модели долгосрочного поведения бетона. Эти расчеты могут быть проверены с помощью обычных экспериментов на сжатие реальных образцов “биовдохновленного” бетона.

«Слияние теории, вычислений, нового синтеза и методов определения характеристик позволили создать подход, который, скорее всего, изменит способ производства бетона навсегда», – говорят исследователи. – «Это может привести к созданию более прочных дорог, мостов, сооружений и уменьшить выбросы углерода.»

опубликовано econet.ru 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet