Dizajn betónu inšpirovaný ľudskými kosťami je 5,6-krát pevnejší

Ľudské stehenné kosti inšpirovali nový stavebný materiál na báze cementu, ktorý je niekoľkonásobne pevnejší ako tradičný betón. V štúdii publikovanej v časopise Advanced Materials výskumníci z Princetonskej univerzity ukázali, ako cementová pasta tvarovaná do dutých, rúrkovitých architektúr môže vytvárať stavebné bloky až 5,6-krát odolnejšie proti praskaniu, ktoré predstavuje pri štandardnom betóne veľký stavebný problém.

Riešenie vychádza z hustej vonkajšej vrstvy ľudskej stehennej kosti, známej ako kortikálna kosť. V tejto životne dôležitej vrstve sú v organickej matrici zavesené početné elipsovité rúrkovité časti nazývané osteóny, ktoré sú potom obklopené pomerne slabými rozhraniami, niekedy nazývanými aj „cementové línie“. Vždy, keď na kosť pôsobí tlak, tieto cementové línie poskytujú „mikroštruktúrne výhodnú cestu pre praskliny“, uvádza  sa v štúdii.

Začlenením dutých rúrok do materiálu výskumníci zistili, že interakcie medzi trhlinami a rúrkami zlepšujú jeho pevnosť bez toho, aby boli potrebné prísady ako vlákna alebo plasty. Prostredníctvom laboratórnych testov objavili mechanizmus postupného spevňovania, ktorý kontroluje rozširovanie trhlín a zabraňuje náhlemu, katastrofickému zlyhaniu.

Tento jedinečný prístup zvyšuje pevnosť materiálu tým, že rozptyľuje energiu v každom kroku šírenia trhliny, čo vedie k postupnému poškodeniu namiesto náhleho porušenia. Tím pod vedením docenta Reza Moiniho si uvedomuje, že je ešte veľa premenných, ktoré treba preskúmať, ako napríklad veľkosť, orientácia a úprava tvaru rúrok, čo by mohlo potenciálne zlepšiť iné krehké konštrukčné materiály a v budúcnosti ďalej spevniť budovy.

Zdroj: popsci.com.

^{Zdroj Foto: freepik.com.}