Per creare calcestruzzo resistente alle fratture, lasciate che sia il vostro riccio di mare la vostra guida / calcestruzzo

I ricci di mare sono coperti da un cespuglio di spine. Nel vernacolo del medio inglese, urchun significava "riccio", ma le protuberanze acute e talvolta velenose degli echinodermi sono tutt'altro che carine. Ma alcuni ricercatori propongono di prendere in considerazione un'altra prospettiva osservando da vicino la loro struttura interna. Potrebbe, se si strizza un po ', offrire un progetto per materiali da costruzione più resistenti.

In un documento pubblicato di recente in Progressi scientifici, i ricercatori dell'Università tedesca di Costanza e dell'Università di Stoccarda hanno proposto che la spina dorsale del riccio di mare sia un buon modello per migliorare il calcestruzzo. Poiché è stato introdotto dagli antichi romani, che lo hanno modellato per la cupola del Pantheon, il materiale, che è spesso realizzato combinando rocce macinate grossolane o ghiaia con granelli di sabbia più fini, oltre a cemento e acqua, è stato versato in veri e propri oceani. Solo nel 2016 gli Stati Uniti hanno prodotto oltre 83 milioni di tonnellate di calcestruzzo.

Poiché il cemento non è molto elastico ed è soggetto a fessurazioni, è spesso rinforzato da barre d'acciaio o altri supporti. Anche le spine di ricci di mare potrebbero essere fragili, perché sono fatte di calcite fragile, ma riescono a essere abbastanza resistenti, scrivono i ricercatori, perché sono impilate come mattoni, stratificate con un carbonato di calcio più morbido che impedisce loro di scheggiarsi.

"Il nostro obiettivo è imparare dalla natura", ha dichiarato Helmut Cölfen, uno dei ricercatori, in una dichiarazione. Un sacco di ingegneri stanno mettendo le scorte nella biomimesi, o stanno cercando la natura per risolvere domande di progettazione irritanti. Un laboratorio dell'Università di Cambridge, ad esempio, sta immaginando edifici ispirati alle proprietà delle ossa o dei gusci delle uova. In questo caso, i ricercatori hanno pensato che la stratificazione di materiali morbidi e duri sembrava promettente. Ma è una dura idea portare in cemento, poiché tutti i suoi ingredienti sono fatti roteare in un impasto omogeneo.

Tenendo a mente il design elastico del riccio di mare, il team ha ingrandito la strada, fino a livello nanoscala. Lì, erano in grado di sintetizzare un materiale che si legava solo al cemento e non altri materiali nella miscela. Ciò ha permesso di ottenere l'accumulo di forza e flessibilità che hanno osservato nelle spine. "Se riusciamo a progettare le strutture dei materiali e riprodurre i progetti della natura, saremo anche in grado di produrre materiali molto più resistenti alla frattura", ha affermato Cölfen. I ricercatori suggeriscono che la tecnica produce una sostanza tra 40 e 100 volte più resistente alle fratture rispetto al calcestruzzo standard.

I grattacieli diventano sempre più grandi, quindi architetti e ingegneri dovranno essere creativi nei loro materiali. Risulta che il fondo dell'oceano potrebbe essere un buon posto dove cercare l'ispirazione.