Инженеры Принстонского университета предложили способ существенно повысить прочность и устойчивость цемента, вдохновившись структурой природных материалов.
В основе разработки - принцип, заимствованный у перламутра, который образует внутренний слой раковин моллюсков и отличается сочетанием твёрдости и устойчивости к разрушению.
Перламутр состоит из микроскопических шестиугольных пластин твердого минерала, соединенных тонкими слоями более мягкого биополимера. Такая структура позволяет материалу эффективно сопротивляться распространению трещин: при нагрузке энергия не концентрируется в одной точке, а распределяется между слоями.
Исследователи воспроизвели этот принцип в цементных образцах. Они создали многослойную структуру, в которой твердые элементы чередуются с тонкими полимерными прослойками.
В результате материал показал значительное увеличение прочности и пластичности по сравнению с обычным цементом. В лабораторных испытаниях он оказался во много раз устойчивее к разрушению и лучше переносил деформации без образования критических трещин.
Ключевое преимущество нового подхода заключается не только в повышении прочности, но и в способности материала дольше сохранять целостность при нагрузках. Это особенно важно для строительных конструкций, где микротрещины со временем могут приводить к серьезным повреждениям.
Разработка находится на этапе дальнейших исследований и доработки. Тем не менее она демонстрирует, что биоинженерные принципы могут существенно повлиять на будущее строительных материалов. С учётом того, что производство цемента связано со значительными выбросами углекислого газа, повышение его долговечности потенциально может сократить потребность в частом ремонте и замене конструкций, что имеет значение и с экологической точки зрения.