Xi măng

Xi măng siêu đàn hồi lấy cảm hứng từ loài nhím biển

05/12/2017 - 03:12 CH

Các nhà khoa học của Đức đã đưa ra một vật liệu mới có tên gọi xi măng siêu bền, siêu đàn hồi bắt nguồn từ loài nhím biển.

Nhóm các nhà khoa học của Đức đã nghiên cứu rất kỹ khả năng phục hồi cấu trúc của loài nhím biển hay còn gọi là cầu gai để đưa ra một loại vật liệu mới. Các gai của loài nhím này chủ yếu được làm từ các vật liệu rất giòn được gọi là calcite. Tuy nhiên, mặc dù bản chất của nó là một dạng của canxi nhưng các gai này có độ bền cực kỳ ấn tượng bởi nó có cấu trúc kiểu nano và rất giống với xi măng.

Nhím biển là nguồn cảm hứng của nhóm nghiên cứu.

Chúng ta vẫn biết rằng nhím biển là loại có hình cầu và nhiều gai xung quanh. Các gai này rất nhọn và sắc. Đó chính là vũ khí quan trọng để chống lại các động vật ăn thịt khác. Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng, gai của loài nhím biển rất khỏe và dẻo dai đến không ngờ bởi nó là các khối tinh thể canxi được bao quanh bởi một vùng mềm mại làm từ canxi cacbonat. Điều này có nghĩa là khi các gai này bị nứt, gãy, năng lượng và canxi từ lớp mềm sẽ di chuyển đến các vết nứt để ngăn ngừa nó không bị nứt, gãy thêm một chút nào nữa.

Cấu trúc nano tự chữa vết gãy, đứt trên gai của loài nhím biển.

Xuất phát từ đó, nhóm nghiên cứu đã đưa ra một loại xi măng mới có khả năng tự chữa lành vết nứt của mình để đảm bảo sự chắc chắn của các công trình. Nhưng cấu trúc của loại xi măng mới này phức tạp hơn nhiều. Trưởng nhóm nghiên cứu, Helmut Cölfen cho biết thêm, ban đầu họ cũng gặp rất nhiều khó khăn nhưng cuối cùng đã chinh phục được thử thách này khi đưa ra một kháng thể chống đứt gãy ở dạng nano.

Chìa khóa then chốt của vấn đề được giải quyết khi nhóm nghiên cứu đưa ra một vật liệu mới chỉ cần đính vào các hạt xi măng. Các hạt này sẽ được nhân rộng trong xi măng trên quy mô lớn dưới dạng nano để tạo ra xi măng cấu trúc nano.

Các kết quả được nhóm nghiên cứu đo được bằng kính hiển vi điện tử cho thấy đây là xi măng hoàn toàn mới và vô cùng dẻo.

Nhóm nghiên cứu cho biết xi măng mới có độ chống gãy, nứt lên đến 200 megapascal. Giá trị này tương đương với khả năng của các loại thép và có độ bền và dẻo dai cao hơn 40 đến 100 lần so với các loại xi măng hiện nay.

Loại xi măng mới có khả năng chống nứt gãy đã mở ra cánh cửa rộng lớn hơn cho ngành xây dựng, nhất là các công trình đòi hỏi tính bền cực cao.

VLXD.org (TH)