Clădirile viitorului ar putea fi construite dintr-un material surprinzător

Ei au dezvoltat un material compozit, un fel de „os artificial”, care poate fi fabricat în doar câteva ore, cu ajutorul unei imprimante 3-D.

Noul material este remarcabil prin durabilitate, densitate scăzută (ceea ce îl face uşor) şi impactul ambiental redus.

În acelaşi timp, este remarcabil de rezistent, calitate pe care o datorează asemănării sale cu structura osului.

Oasele naturale au o structură foarte complexă, care se formează pe baza unor reacţii electrochimice şi combină două componente principale: colagenul (proteină) şi hidroxiapatita (substanţă minerală).

Materialul sintetic produs la MIT imită această structură, care dă oaselor rezistenţa lor deosebită la fracturi.

Deşi reacţiile electrochimice care duc la sinteza ţesutului osos în organismul uman sunt greu de reprodus în laborator, cercetătorii au putut totuşi simula structura osului cu ajutorul unei imprimante 3-D. 

Materialul este alcătuit din două componenee, dispuse într-o structură geometrică inspirată din cea a ţesutului osos (fără a fi însă identică acesteia). Un polimer moale, de culoare neagră, simulează funcţia colagenului, substanţa proteică din ţesutul osos, care dă oaselor elasticitate. Un alt polimer, rigid, de culoare albastră, joacă acelaşi rol ca hidroxiapatita, substanţa minerală „tare”, deşi friabilă, din os.

Astfel, materialul sintetic se comportă la fel ca structura de colagen şi hidroxiapatită, care ajută osul să suprote lovituri puternice fără a se fractura, disipând energia impactului pe o suprafaţă mai mare. De fapt, materialul sintetic ar putea fi chiar mai rezistent decât osul natural.

Testele au arătat că materialul printat 3-D este de 22 ori mai rezistent la fracturare decât fiecare dintre componentele sale – o performaţă impresionantă pentru un material compozit sintetic. 

Specialiştii în ingineria materialelor de la MIT se inspiră adesea din structuri existente în natură, precum osul sau sideful (din care este alcătuită cochilia scoicilor – foto).

Cercetătorii cred că procesul printării 3-D al unor metamateriale super-rezistente este posibil la scară mare şi chiar mai eficient din punct de vedere al costului, în comparaţie cu fabricarea unora dintre materialele utilizate tradiţional în construcţii. Ei speră ca, într-o zi, materiale de tipul celui creat la MIT, optimizate corespunzător, să poată fi folosite pentru ridicarea unor clădiri întregi.

Sursa: Mail Online / Credit foto: Graham Bratzel