El mundo natural es una fuente constante de inspiración para científicos e ingenieros. La última innovación influenciada biológicamente proviene de un equipo de investigadores alemanes que desarrollaron un nuevo tipo de cemento más fuerte inspirado en nanoestructuras que se encuentran en las espinas de los erizos de mar.
El equipo se inspiró en la resistencia estructural de las espinas de los erizos de mar, que se componen principalmente de un material frágil llamado calcita. Sin embargo, a pesar de la naturaleza de la calcita, las espinas son increíblemente duraderas debido a una arquitectura de estilo de ladrillo y mortero de nano nivel. Se descubrió que las espinas de erizo de mar son tan duras porque los bloques cristalinos de calcita están rodeados por áreas más blandas de un material llamado carbonato de calcio. Esto significa que cuando la calcita se agrieta, la energía se mueve a la capa más suave evitando cualquier agrietamiento adicional.
El desafío vino cuando tradujo este principio al cemento ya que el cemento es una estructura mucho más desordenada. Helmut Cölfen, jefe del equipo de investigación, dice que el equipo tuvo que encontrar la manera de generar “resistencia a las fracturas a nivel nano”. La clave fue descubrir un material que solo se adhiriera a las partículas de cemento, permitiendo que este efecto de ladrillo y mortero se repitiera dentro del cemento a escala nanométrica. Diez combinaciones de péptidos con carga negativa se identificaron como moléculas perfectas para crear el cemento nanoestructurado.
Utilizando un microscopio electrónico para analizar y probar el cemento optimizado resultante, el equipo calculó que tiene un valor de resistencia a la fractura de 200 megapascales, que se aproxima al valor del acero.
El estudio concluye que este nuevo cemento podría crear concreto que es entre 40 y 100 veces más fuerte que las mezclas actuales.
“Nuestro cemento, que es significativamente más resistente a las fracturas que cualquier otro que se haya desarrollado hasta ahora, nos proporciona posibilidades de construcción completamente nuevas”, dice Cölfen.
Los resultados fueron publicados en la revista Materials Science.
Fuente: Universidad de Konstanz vía Eurekalert
