05.10.2024
08:26:49

Инженеры разработали высокопрочный бетон, вдохновлённый структурой костей человека

Зарубежные новости
20.09.2024
12:01
34
Инженеры разработали высокопрочный бетон, вдохновлённый структурой костей человека
Группа инженеров из Принстонского университета разработала новый материал на основе цемента, который значительно повышает качество традиционного бетона. Структура бетона была вдохновлена естественным строением человеческой кости.
 
Полученный инновационный материал противостоит образованию трещин и внезапному разрушению, что делает его перспективным решением для создания более прочных и долговечных архитектурных сооружений.
 
Описывающая идею статься под названием "Tough Cortical Bone-Inspired Tubular Architected Cement-Based Material with Disorder" (Прочный трубчатый архитектонический цементный материал на основе кортикальной кости с беспорядком) была опубликована в начале сентября в журнале Advanced Materials.
 
Исследование было проведено под руководством профессора Резы Мойни и докторанта Шашанка Гупты с факультета гражданского и экологического строительства Принстона.
 
В исследовании представлена уникальная конструкция, включающая цилиндрические и эллиптические трубки, находящиеся внутри цементной пасты.

Имитируя костные структуры, в частности трубчатые остеоны, имеющиеся в кортикальной кости человека, эта конструкция позволяет бетону задерживать и замедлять распространение трещин.
 
структура кости человека
Архитектура кортикальной кости: a) Схематическое поперечное сечение бедренной кости человека иллюстрирует плотную внешнюю кортикальную кость и пористую внутреннюю трабекулярную кость; b) Архитектура кортикальной кости показывает наличие слабых цементных линий, окружающих трубчатые остеоны, что приводит к c) взаимодействию трещины и цементной линии, обеспечивая путь для внутриплоскостного отклонения трещины от прямого хрупкого разрушения в качестве механизма упрочнения.. Источник изображения: Advanced Materials.

Достигнутый механизм «пошагового растрескивания» поглощает больше энергии, снижая вероятность внезапного разрушения.
 
В отличие от традиционных методов укрепления бетона путём добавления фибры или пластика, подход команды из Принстона сосредоточен на геометрическом дизайне.
 
Тщательно контролируя размер, форму и ориентацию эллиптических трубок, учёные добились получения материала, который в 5,6 раза более устойчив к повреждениям, чем обычный бетон, без ущерба для прочности.

структура бетона кости человека
Механический отклик круглых и эллиптических трубчатых архитектонических материалов на основе цемента по сравнению с твёрдыми аналогами. Источник изображения: Advanced Materials.
 
Следует заметить, что массовое производство строительных конструкций по новой технологии весьма непростая задача. Тем не менее, использование передовых технологий производства, таких как 3D-печать, позволяет с высокой точностью контролировать внутреннюю архитектуру материала.
 
Этот метод открывает возможности для создания индивидуальных бетонных компонентов для различных архитектурных применений, от инфраструктуры до фасадов зданий.
 
 
Читайте также: В Милуоки планируется построить самое высокое деревянное здание в мире
Свидетельство о постановке на учет СМИ № KZ59VPY00090729 выдано 11.04.2024.