Austrių kiautai įkvėpė revoliuciją statyboje: sukurtas cementas, tvirtesnis už plieną ir draugiškas planetai

Cemento pramonė ilgus metus susiduria su didelėmis problemomis. Tradicinė gamyba ne tik reikalauja daug energijos, bet ir išskiria milžinišką kiekį anglies dioksido. Skaičiuojama, kad šis sektorius sudaro apie aštuonis procentus pasaulinių šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijų.

Todėl vis daugiau dėmesio skiriama alternatyvoms, kurios būtų draugiškesnės aplinkai ir kartu patvaresnės. Atsakymo į šį iššūkį mokslininkai netikėtai rado vandenyne, stebėdami austrių kiautus. Paaiškėjo, kad jų tvirtumo paslaptis slypi „perlinėje masėje“, tai yra ypatingame gamtos kūrinyje.

„Perlinės masės“ įkvėptas atradimas

Prinstono universiteto mokslininkų komanda ištyrė austrių kiautų sudėtį ir atrado įspūdingą struktūrą. „Perlinė masė“ sudaryta iš mikroskopinių aragonito plokštelių, sujungtų biopolimeru, veikiančiu kaip natūralus klijai. Ši kombinacija suteikia medžiagai tvirtumo, kuris kelis tūkstančius kartų viršija atskirų komponentų stiprumą.

Mokslininkai pastebėjo, kad šioje struktūroje svarbus balansavimas tarp kietų ir elastingų sluoksnių. Kai medžiaga patiria apkrovą, plokštelės mikroskopiniu lygmeniu pasislenka, sumažindamos įtrūkimų plitimą. Taip susiformuoja unikali sintezė, leidžianti išlaikyti tvirtumą net pažeidus pavienius sluoksnius.

Naujo tipo „biobetonas“

Tyrimų metu buvo sukurta cemento versija, imituojanti „perlinės masės“ struktūrą. Šis „biobetonas“ pasirodė esąs net septyniolika kartų atsparesnis lūžiui nei tradicinis cementas. Be to, jis pasižymėjo devyniolika kartų didesniu plastiškumu, išlaikydamas panašią stiprumo ribą. 

Tokie rezultatai rodo, kad sąmoningas „mikrodefektų“ kūrimas gali sustiprinti trapius junginius. Mokslininkai pabrėžia, jog ši idėja keičia požiūrį į medžiagų inžineriją. Defektai, kurie anksčiau laikyti silpnybe, dabar tampa atsparumo šaltiniu.

„Biomimikrija“, tai naujas inžinerijos kelias

Nors šie bandymai labai sėkmingi, laukia ilgas kelias iki pramoninio taikymo. Turi būti išbandyti gamybos procesai, galintys atkartoti mikrostruktūrą dideliu mastu. Taip pat būtini ilgametės patvarumo studijos įvairiomis klimato sąlygomis.

Šis tyrimas tapo įrodymu, kad gamta gali būti geriausias mokytojas technologijų srityje.
„Biomimikrija, tai ne aklas mėgdžiojimas, o principų perėmimas iš gamtos. Galbūt netrukus statysime miestus, kurių pagrindas bus išmoktų iš gamtos dėsnių tvarumas ir stiprybė.