Ученые из Принстонского университета создали новый строительный материал, который по прочности во много раз превосходит традиционный бетон. Этот материал, вдохновленный структурой человеческих костей, может радикально повлиять на существующие технологии строительства.
![]()
Фото из открытых источников / Фото: Самир А. Хан / Fotobuddy
Опубликованное в журнале Advanced Materials исследование представляет цементный материал, который благодаря своей выдолбленной форме достигает упругости, сравнимой с костным каркасом. Это открытие может поставить точку на карте проблем, связанных с растрескиванием и «внезапным разрушением» бетона – основной строительной проблемы нашего времени.
Кандидат технических наук и соавтор исследования Шашанк Гупта объясняет, что одна из ключевых проблем хрупких строительных материалов – их склонность к внезапному и катастрофическому разрушению. Однако новая цементная масса, формованная в полые трубчатые конструкции, создает строительные блоки, которые в 5,6 раз более устойчивы к трещинам, чем стандартный бетон.
Секрет устойчивости нового материала кроется в плотной внешней оболочке, вдохновленной кортикальной костью – слоем, окружающим многочисленные эллиптические, трубообразные детали кости, известные как остеоны. Эти структуры позволяют костям тянуться и сжиматься под нагрузкой, не теряя своей целостности.
Руководитель исследования, доцент кафедры гражданского строительства и экологической инженерии Реза Мойни подчеркивает, что использование геометрии трубы, её размера, формы и ориентации позволяет улучшить свойства материала без добавления волокна или пластмасс. Это взаимодействие между трещинами под напряжением и полой трубой запускает «механизм ступенчатого упрочнения», который локализует трещину внутри трубы и не позволяет ей распространяться далеко, рассеивая энергию на каждом этапе и уменьшая степень повреждения.
Гупта уверен, что команда только начинает изучать потенциал нового материала. Он предвидит, что в будущем исследования различных размеров, ориентаций и форм труб откроют новые возможности для применения этого материала в строительстве. Возможно, этот открытие откроет путь к укреплению не только бетона, но и других хрупких инженерных материалов, делая здания безопаснее и долговечнее.
