Напечатанная на 3D-принтере цементная паста становится прочнее при растрескивании
Исследователи из Университета Пердью создали с помощью 3D-печати новую цементную пасту, ключевой ингредиент бетона, становящуюся прочнее под давлением, как это происходит с панцирями членистоногих, вроде омаров или жуков.
Технология может привести к повышению прочности строительных конструкций во время стихийных бедствий, сообщает eurekalert.org. Результаты исследования опубликованы в Advanced Materials .Специалисты Университета Пердью первыми использовали 3D-печать для создания цементных конструкций, со свойствами, схожими с биологическими структурами.
«Природе приходится справляться со слабостью для выживания. Здесь мы используем «встроенную» уязвимость в цементных материалах для повышения их прочности», — объяснил профессор Ян Олек.
Идея заключается в использовании свойств раковин членистоногих для управления распространением повреждений в напечатанных слоях.
«Экзоскелет этой группы содержит механизмы образования трещин и упрочнения, которые мы можем воссоздать в напечатанной цементной пасте», — сказал профессор Пабло Заватьери.
Команда использовала микро-КТ сканирование для лучшего понимания поведения полученных из 3D-принтера структур и использования преимуществ их уязвимостей, вроде пористых регионов на границах слоев, способствующих растрескиванию. Результаты экспериментов были представлены на первой Международной конференции по вопросам бетона и цифрового производства RILEM.
«Трехмерная печать позволяет сильнее контролировать материал, что может привести к более прочным, устойчивым к трещинообразованию элементов, вроде балок и колон», — отмечает докторант Мохамадреза Моини.
Изначально команду вдохновил рак-богомол, чье охотничье оружие становится прочнее из-за пересекающихся трещин, рассеивающих энергию и препятствующих его разрушению. Ученые использовали несколько архитектур для печати, включая «соты». Каждая придала новые свойства цементу, проявляющиеся при затвердевании. Так, архитектура «Булиганда» делала структуру устойчивее к образованию трещин. В другом случае элемент вел себя как пружина, хотя и был изготовлен из ломкого материала.
