Хотите более прочный бетон? Просто добавьте устрицы

Биомиметический материал основан на связях, образующихся в моллюсках.

Бетон повсюду, и это проблема. Производство этого важнейшего материала составляет около восьми процентов ежегодных глобальных выбросов углекислого газа, что делает его одним из крупнейших факторов, способствующих климатическому кризису. Исследователи изучают всевозможные креативные решения этой проблемы, часто заменяя ингредиенты более экологичными альтернативами.

В последнее время предлагаются варианты добавления в смесь кофейной гущи , бактерий и даже переработанных подгузников. Но инженеры из Университета Пердью в Индиане считают, что ответ уже можно найти в природе. Согласно исследованию, недавно опубликованному в журнале Chemistry of Materials , одним из решений может стать замена цемента моллюсками .

«Устрицы вырабатывают природный цемент. Они используют этот материал для скрепления друг с другом при строительстве рифовых структур», — пояснил химик и соавтор исследования Джонатан Уилкер в недавней статье в университетской публикации .

Уилкер потратил годы на изучение биологических свойств устричного цемента в надежде воссоздать этот прочный клей для других применений. С тех пор они выяснили, что двустворчатые моллюски скрепляются, вырабатывая неорганическое соединение карбонат кальция — по сути, мел. Хотя сам по себе карбонат кальция обычно не является клеящим веществом, устрицы также производят небольшое количество более липких органических материалов, таких как фосфорилированные белки. Это позволяет моллюскам срастаться, даже когда они насыщены водой.

После анализа химического состава устричного цемента команда Вилкера воссоздала его в лаборатории. Затем они собрали множество известняковых плиток для ванной, поскольку их карбонат кальция практически идентичен карбонату кальция в устричных раковинах. После этого они склеили стопки плиток, используя свой искусственный биомиметический цемент. Почти во всех тестах на прочность плитки ломались раньше, чем само соединение.

Уверенные в возможностях своего цемента, имитирующего устричный цемент, Вилкер и его коллеги наконец-то попробовали интегрировать созданный ими полимер в коммерчески доступную бетонную смесь. В лабораторных испытаниях их бетон, созданный по образцу устричного цемента, оказался в 10 раз прочнее, а его прочность на сжатие увеличилась вдвое. Вдобавок ко всему, он также быстрее затвердевал.

Команда Вилкера планирует продолжить тестирование своей запатентованной формулы. Он отмечает, что она не просто прочнее, но и еще более экологична по сравнению с большинством клеев, представленных на рынке.

«Большинство клеев, которые вы видите в хозяйственных магазинах, изготовлены из органических соединений, полученных из нефти», — сказал он. «Мы можем еще многому научиться у природы».

Andrew Paul “Want stronger concrete? Just add oysters”

Перевод статьи «Want stronger concrete? Just add oysters» автора Andrew Paul, оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык