بازی اندروید: پژوهشگران دانشگاه پرینستون یک خمیر سیمانی ابداع نموده اند که ۵.۶ برابر قویتر از سیمان، ملات و سایر مصالح ساختمانی معمولی مبتنی بر سیمان است.
به گزارش بازی اندروید به نقل از ایسنا، این خمیر دارای ساختاری لوله ای است که از ساختار استخوان قشری انسان الهام گرفته شده است که لایه بیرونی استخوان ران را تشکیل می دهد.
به گزارش بازی اندروید به نقل از ایسنا، به قول محققان، خمیر سیمانی ساختار لوله مانند می تواند مقاومت در مقابل انتشار ترک را به میزان قابل توجهی افزایش دهد و توانایی تغییر شکل بدون شکست ناگهانی را بهبود بخشد.
این خمیر سیمانی همینطور پتانسیل جایگزینی با مواد پلاستیکی و الیاف مبتنی بر سیمان را دارد.
نیاز به مصالح ساختمانی سخت تر
مواد شکننده مبتنی بر سیمان که برای ساخت ساختمان ها استفاده می شوند باید دارای استقامت و چقرمگی بالایی باشند. استقامت با توانایی یک سازه برای تحمل بار مرتبط می باشد و چقرمگی نشان داده است که آیا می تواند به صورت موثر با ترک ها و صدمه ها روبرو شود یا خیر.
ساختمانی که با مصالحی با استقامت ضعیف ساخته شده است، می تواند به صورت ناگهانی فرو بریزد و صدمه شدیدی به اموال و جان انسان ها وارد کند.
شاشانک گوپتا (Shashank Gupta)، محقق ارشد و کاندیدای دکترا در پرینستون، می گوید: یکی از چالش های مهندسی مواد ساختمانی شکننده اینست که آنها بشکلی ناگهانی و فاجعه بار فرو می ریزند.
به همین دلیل، توسعه مصالح ساختمانی که مقاومت بالایی در مقابل ترک از خود نشان می دهند خیلی مهم است. در صورت آسیب، چنین موادی باید به جای این که منجر به ریزش ناگهانی شوند، بتوانند به صورت ایمن ضربه را در سرتاسر سازه پخش کنند.
علم پشت خمیر سیمان مقاوم در مقابل ترک
محققان به دنبال موادی بودند که به صورت طبیعی دارای استقامت و چقرمگی بالایی هستند.
آنها با استخوان قشر انسان روبرو شدند که در مقابل شکستگی مقاومت می کند و قدرت لازم برای تحمل بار بدن را به استخوان ران می دهد.
استخوان قشری شامل اجزای لوله ای بیضی شکل است که به نام استئون ها شناخته می شوند و به صورت ضعیف در یک ماتریکس آلی جاسازی شده اند. این ساختار منحصر به فرد از شکست ناگهانی جلوگیری می کند و مقاومت کلی در مقابل انتشار ترک را زیاد می کند.
محققان با الهام از ساختار لوله ای استخوان قشر مغز، یک خمیر سیمانی با لوله های استوانه ای و بیضوی ایجاد کردند. این ساختارهای لوله ای، خواص مقاومت در مقابل ترک را بهبود بخشیدند.
بعنوان مثال، هرگاه در سازه ای که با خمیر سیمان ساخته شده است، ترک ایجاد شود، توسط لوله ها به دام می افتد و گسترش آن به بخش های دیگر به تأخیر می افتد. فرایند محدود کردن ترک انرژی را جذب می کند.
این همان انرژی است که در غیر این صورت سبب رشد سریع تر ترک می شود. اتلاف انرژی به سیمان زمان بیشتری برای مقاومت در مقابل صدمه می دهد و از فروپاشی ناگهانی سازه جلوگیری می کند. آن چه که این مکانیسم گام به گام را منحصر به فرد می کند اینست که هر امتداد ترک کنترل می شود و از شکست ناگهانی و فاجعه بار جلوگیری می شود. به جای شکستن یکباره، این ماده در مقابل صدمه های تدریجی مقاومت می کند.
به صورت کلی سیمان با پلاستیک، الیاف و مواد دیگر تقویت می شود تا چقرمگی آن افزایش یابد. با این وجود، به جای افزودن چیزی اضافی به سیمان، رویکرد فعلی بر استفاده از ساختارهای لوله ای و هندسه تمرکز دارد.
رضا معینی، محقق ارشد و استاد مهندسی عمران و محیط زیست در پرینستون، می گوید: انتظار می رود که وقتی لوله های توخالی با هم ترکیب می شوند، این ماده در مقابل ترک مقاوم تر شود.
او اضافه کرد: ما آموختیم که با استفاده از هندسه، اندازه، شکل و جهت لوله، می توانیم تعامل ترک و لوله را برای بهبود یک خصوصیت ارتقا دهیم.
این مطالعه در مجله Advanced Materials انتشار یافته است.
منبع: بازی اندروید
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب