Подсказки природы: морские ежи помогли создать прочный бетон
20 декабря 2017 | 11:20 Центр ФОБОС
Какая связь может быть между морскими ежами и бетоном? Бетон применяется при строительстве, а ежи живут в морях. Оказывается, связь есть: чтобы устранить некоторые недостатки строительного материала, учёные изучали животных, чье строение, кажущееся хрупкими, отличается невероятной прочностью.
Дело в том, основными недостатками бетона являются отсутствие эластичности и низкая прочность на изгибах, что ограничивает его потенциал. Поэтому в строительстве часто применяют не сам бетон, а железобетонные конструкции на его основе, внутри которых размещают усиливающий стальной каркас. В противном случае вся постройка в скором времени покроется трещинами и постепенно начнет осыпаться.
Учёные из Констанцского университета (Германия) создали бетон, прочность которого выше всех существующих аналогов в десятки раз. Они на основе гидрата силиката кальция (основного компонента цемента) создали новый материал, в котором изменили свойства компонента за счёт нетипичной для него наноструктуры. На эксперименты с новой структурой их вдохновил морской ёж, сообщает Science Advances.
Тело морских ежей покрыто рядами известковых пластинок. Пластинки, как правило, соединены неподвижно и образуют плотный панцирь (скорлупу), не позволяющий ежу изменять форму. С панцирем подвижно соединены иглы разнообразной длины. Иглы служат морским ежам для передвижения, питания и защиты. Кроме того, в их составе много кальция и фосфора (недаром издавна скорлупа является хорошим удобрением для малоплодородных земель). Учёных заинтересовали иглы, а в процессе исследования они выявили редкую структуру.
Хрупкие иглы, состоящие из карбоната кальция (кальцит), отличаются высокой прочностью. Причина в том, что твердые фрагменты иглы чередуются с относительно мягкими фрагментами (грубо это напоминает кирпичную кладку в строительстве). И когда случается удар, то хрупкий кальцит, обладающий совершенной спайностью, покрывается трещинами. Однако дальше трещина не распространяется, поскольку энергия перенаправляется в мягкий, неупорядоченный слой – тот самый, который как бы выполняет функцию «скрепляющего раствора». И вот здесь учёные, благодаря ежам, сумели открыть удивительный момент.
Обычный цемент имеет неупорядоченную структуру, то есть, каждый элемент типа «приклеивается» к другим. Если такой материал даст трещину, то она «побежит» по поверхности, углубляясь, и её распространение трудно предотвратить. Таким образом, чтобы увеличить прочность цемента, его структуру нужно преобразовать на молекулярном уровне, что и было сделано. В результате экспериментов выяснилось, что прочность бетона увеличилась в десятки раз. Исследователи уверены, что природа ещё не раз им поможет в решении сложных инженерных задач.
Новости партнеров
Новости партнеров

Тема дня

Реклама

Прогноз погоды

Ещё
Реклама
Ещё
Реклама
Ещё
Новости партнёров
Ещё
Недобрые облака...
Снегопад в конце мая...
Геометрия неба
На закате
Первые намёки зимы
Изморозь
Осенние кружева
Пауки сплели гамак
 Облако-сияние
Таинственная Луна
Ладожский закат
Гордый птах
Присылайте нам свои фотографии!
photo@fobos.tv
Мы опубликуем их в фотогалерее. Обращаем внимание, что присылая фотоматериалы, вы гарантируете, что являетесь правообладателем этих материалов, а также разрешаете их свободную публикацию и распространение
Новости партнёров




Loading...