Naučnici sa Univerziteta u Prinstonu razvili su revolucionarnu tehnologiju za izradu betona, inspirisanu prirodnim strukturama ribljih krljušti. Tim istraživača je, koristeći aditivne metode proizvodnje i preciznu robotsku automatizaciju, uspeo da stvori betonske komponente sa znatno većom otpornošću na pucanje. Ovaj inovativni pristup donosi betonske strukture koje su za 63% otpornije na pojavu pukotina u odnosu na standardni liveni beton.
Ilustracija (Foto: Pixabay)
Istraživači su se okrenuli prirodi kako bi pronašli rešenje za dugotrajan problem pucanja betona. Inspiracija im je bila spiralno raspoređena krljušt ribe celakant, jedne od najstarijih poznatih vrsta riba. Krljušt ove ribe, koja je izuzetno otporna na frakture, poslužila je kao model za novu strukturu betona.
U laboratorijskim uslovima, uz pomoć robotskog štampača, tim je stvorio trodimenzionalne betonske komponente, a betonske niti su poređane u slojevima koji se spiralno prepliću, slično strukturi DNK molekula. Ovaj specifični raspored omogućava bolju otpornost materijala na širenje pukotina. Kada pukotina počne da se formira, ova struktura ima sposobnost da je usmeri ili spreči njeno dalje širenje, čime se postiže dodatna čvrstina betona.
Oglas
Tehnologija izrade
Za kreiranje ovih kompleksnih struktura, neophodna je visoka preciznost koju omogućava robotska proizvodnja. Ključni faktor uspeha je napredak u aditivnoj proizvodnji, koji omogućava izradu sofisticiranih oblika koji su ranije bili gotovo nemogući za postizanje klasičnim metodama livenja.
Istraživači sa Prinstona koriste velike industrijske robote sa najsavremenijom opremom za obradu materijala i proizvode strukturne elemente pune veličine koji su funkcionalni i estetski privlačni.
Osim toga, tim je razvio novu metodu kako bi sprečio deformacije betona tokom 3D štampanja. Korišćenjem dvokomponentnog ekstruzionog sistema beton se meša sa hemijskim akceleratorom pre samog štampanja. Ovaj pristup ubrzava proces očvršćavanja betona, sprečavajući da materijal popusti pod sopstvenom težinom tokom proizvodnje.
Rad o istraživanju objavljen je u časopisu Nature Communications.
Primena i budući koraci
Nova tehnologija ima potencijal da značajno unapredi građevinsku industriju, omogućavajući izgradnju izdržljivijih i dugotrajnijih struktura. Dok je ovaj napredak fokusiran na poboljšanje otpornosti betona na pukotine, istraživanja se nastavljaju i u pravcu izrade ekološki prihvatljivih betonskih proizvoda.
Beton, nakon isteka svog životnog ciklusa, često završava na deponijama, što predstavlja ozbiljan ekološki problem. Zato se istraživači trude da razviju održivije materijale, koji mogu da se recikliraju i ponovo upotrebe. Jedan od primera je projekat tima sa Univerziteta u Tokiju, koji istražuje mogućnosti pretvaranja starog betona u nove građevinske blokove.
Ovaj napredak u tehnologiji betona inspirisanog prirodom pruža nove mogućnosti za razvoj održivih, otpornijih i dugotrajnijih građevinskih materijala, što će nesumnjivo promeniti budućnost arhitekture i građevinarstva.
