Az emberi csont sűrű, külső részének, az úgynevezett kortikális csontnak a szerkezete rendkívül erős és ellenálló a felépítésének köszönhetően, belülről vékony csöves elemek alkotják ugyanis, amelyek a csontállományban elhelyezkedve segítenek abban, hogy a repedések ne alakuljanak ki és terjedjenek olyan könnyen nagy megterhelés hatására sem. Az oszteonoknak nevezett alkotórészek koncentrikus körökben elhelyezkedő lemezekből épülnek fel, a körök pedig a Havers-csatornákat veszik körül, ami a csontszövet ereit és idegeit tartalmazza. Ez a szerkezeti elrendezés az emberi test működőképességének fenntartásában hatékonynak bizonyult, de talán ennél is nagyobb szerepet kaphat a jövőben és akár az építőelemek stabilitásához is hozzájárulhat.

A Princeton Egyetem mérnökei téglák készítésére alkalmas, cement alapú anyagot fejlesztettek, amit éppen ez a fajta csontszerkezet inspirált. Az anyag különlegessége nem az újfajta összetevőkben rejlik, hanem az architektúrában, ami az oszteonokhoz hasonló elliptikus és hengeres csöveket tartalmaz a cementpasztába integrálva. Ahhoz, hogy a csövek az anyagot ne gyengítsék, hanem éppen ellenkezőleg, erősebbé tegyék, fontos a megfelelő elrendezés, méret és irány alkalmazása a szerkezeti elemek tervezésénél - ideális esetben a csövek rendszere a terhelést és a kezdődő repedéseket úgy vezeti, hogy az megakadjon a terjedésben. Amennyiben már hasadásnak indult az anyag, a csövek mintegy "csapdába ejtik" a repedést és késleltetik a terjeszkedését, lépésről lépésre eloszlatva az energiát - magyarázza a mechanizmust a Princeton.

Ez a módszer lehetővé teszi, hogy az anyag elkerülje a hirtelen törést és strapabíró maradjon akkor is, ha már megkezdődött a károsodás. Az így készült építőanyagok egyszerre bírnak el nagy terhelést és állnak ellen a rájuk ható erőknek, miközben szokványos alapanyagokból el lehet őket készíteni, műanyag és más kiegészítők alkalmazása nélkül.

A mérnökök számításai szerint a csontszerű architektúra 5,6-szor ellenállóbb a károsodással szemben, mint a speciális elrendezés nélkül készült cement alapú téglák.

A beton mikrostruktúráját alapvetően alacsony kapacitás jellemzi az energia-elnyelés terén és szintén alacsony a rezisztenciája a repedésekkel szemben - írják a kutatók az Advanced Materials folyóiratban megjelent tanulmányukban. A most felfedezett struktúra viszont kiterjeszthető a törékeny habarcs és beton anyagokra, újfajta megoldást nyújtva az épületek stabilitásának biztosításához.

(Fotó: Sameer A. Khan/Fotobuddy)

Érkezik az alacsony szén-dioxid-kibocsátású cement Európába Az ír Ecocem cementje 70%-kal kevesebb üvegházhatású gáz kibocsátásával jár a gyártó szerint és a segítségével a cementipar sokkal fenntarthatóbbá válhat.