Istraživači sa Univerziteta Prinston razvili su novi cementni kompozit inspirisan sedefom, unutrašnjom sjajnom oblogom školjki. Ovaj kompozit je 19 puta fleksibilniji i 17 puta otporniji na pukotine od običnog cementa, što ga čini značajno boljim izborom za građevinske materijale.
Foto: Sameer A. Khan/Fotobuddy
Sedef, prirodni materijal koji se nalazi u školjkama, poznat je po svojoj čvrstoći i otpornosti. Sastoji se od slojeva heksagonalnih tableta aragonita, tvrdog minerala, koje su spojene mekanim, hiperelastičnim biopolimerom. Iako su aragonitne tablete vrlo krte, biopolimer omogućava njihovo pomeranje pri naprezanju, što sedefu daje izuzetnu otpornost na lomljenje.
Tim sa Prinstona, koji predvodi student Shashank Gupta, koristio je ovu prirodnu arhitekturu kao inspiraciju za kreiranje superiornog cementnog kompozita. Koristeći cementne ploče u obliku heksagonalnih tableta, koje su bile odvojene slojevima polivinil siloksana (PVS), istraživači su uspeli da postignu mehanička svojstva slična sedefu.
Oglas
Testiranje mehaničke otpornosti ovog kompozita sprovedeno je pomoću savijanja grede sa uskom tačkom naprezanja. Dok su standardne cementne grede bile krte i lomile se pri dostizanju tačke loma, grede slične sedefu pokazale su 19 puta veću fleksibilnost i 17,1 puta veću otpornost na lomljenje, pri čemu su zadržale skoro istu snagu.
Foto: Shashank Gupta
Reza Moini, šef laboratorije za arhitektonske materijale i aditivnu proizvodnju na Prinstonu istakao je da njihov pristup nije bio jednostavno kopiranje prirodne mikrostrukture, već učenje iz osnovnih principa kako bi se informisao inženjering ljudskih materijala.
On je objasnio da je pomeranje tableta na nanometarskom nivou ključni mehanizam koji daje čvrstoću sedefnoj školjci, a istraživači su fokusirani na inženjering tabelarne strukture cementne paste u kombinaciji sa svojstvima polimera i interfejsa između njih. Na ovaj način, namerno napravljeni defekti u krtim materijalima čine ih jačim.
Rezultati su postignuti u laboratoriji, a tim planira testiranje ovog cementnog kompozita u stvarnim uslovima. Takođe istražuju mogućnosti primene ovih mehaničkih svojstava za poboljšanje otpornosti na pukotine drugih materijala, kao što su beton i porcelan.
Moini je izjavio da su ovi rezultati samo početak, te da imaju još mnogo toga za istraživanje.
Studija je objavljena u časopisu Advanced Functional Materials.
