ساخت سیمان مقاوم‌تر با الهام از ستون فقرات توتیای دریایی

می متالز - محققان با بررسی دقیق ساختار ستون فقرات توتیای دریایی، ترغیب به یافتن راهی برای ایجاد نوع جدیدی از سیمان با انعطاف‌پذیری بالا شدند.

به گزارش می متالز، طبیعت همواره الهام بخش دانشمندان و مهندسان بوده است. محققان آلمانی با کمک اصول بیولوژیکی و با الهام از نانوساختارهای موجود در ستون فقرات توتیای دریایی، نوعی سیمان جدید با استحکام بالاتر را ابداع کردند.

تیم تحقیقاتی از انعطاف‌پذیری ستون مهره‌های توتیای دریایی که از مواد شکننده‌ای به نام “کلسیت” (calcite) ساخته شده است، بهره گرفتند. به ‌رغم ماهیت کلسیت، ستون مهره های توتیای دریایی بخاطر سطح نانو و ساختار آجر و ملات مانند به طرز باورنکردنی با دوام است.

بررسی‌ها نشان داد که مهره‌های توتیای دریایی بسیار سخت است، زیرا بلوک‌های کریستالی کلسیت با بخش‌های نرمتری از ماده‌ای به نام کلسیم کربنات پوشیده شده‌اند. بنابراین وقتی که کلسیت ترک برمی‌دارد، انرژی به سمت لایه‌های نرم‌تر حرکت می‌کند و بدین ترتیب از شکستگی بیشتر جلوگیری می‌کند.

موضوع چالش‌برانگیز انتقال این اصل به سیمان است، زیرا ساختار سیمان بسیار نامنظم است. “هلموت کولفن” (Helmut Cölfen)، سرپرست تیم تحقیقاتی در این باره گفت: تیم تحقیقاتی به دنبال یافتن راهی است تا مقاومت در برابر شگستگی را در سطح نانو در سیمان ایجاد کند.

مسئله اصلی یافتن موادی است که به ذرات سیمان این امکان را بدهند که اثر آجر و ملات در سیمان را در مقیاس نانو تکرارکنند. ۱۰ ترکیب پپتیدی با بار منفی به عنوان مولکول‌های کامل برای ایجاد سیمان نانو ساختار شناسایی شدند.

برای آنالیز و آزمایش نتایج بهینه سازی سیمان از یک الکتروسکوپ الکترونی استفاده شد و میزان مقاومت ترکیب جدید در برابر شکستگی ۲۰۰ مگاپاسکال برآورد گردید، که به مقدار مقاومت در فولاد نزدیک است.

نتایج این بررسی نشان داد که با استفاده از این ترکیب جدید می‌توان بتنی را ایجاد کند که ۴۰ تا ۱۰۰ برابر محکم‌تر از ترکیبات فعلی باشد.

بنابه گفته کولفن این سیمان که میزان مقاومت به شکستگی قابل توجهی نسبت به ترکیبات پیشین دارد، امکان ساخت و ساز کاملا جدیدی را در اختیار ما قرار می‌دهد.

نتایج این بررسی در مجله Materials Science به چاپ رسیده است.

منبع: سیمان خبر

سیمان توتیای دریایی