La clau per a un ciment més resistents: les conques marines

La naturaleza és molt sàvia i ha servit d’inspiració per a infinitat de coses que utilitzem en el nostre dia a dia. El velcro, els nous pegaments o el tren bala japonès són només alguns exemples de coses que tenim gràcies a la inspiració de la naturalesa que ara ens torna a sorprendre. I és que uns investigadors han trobat en l’estructura de les petxines de nacre la inspiració necessària per desenvolupar un ciment molt, però molt més resistents que el ciment estàndard.

Les petxines de nacre. A més de ser molt boniques i donar-nos diversió quan les recollim mentre passegem per la platja, les petxines de nacre estan construïdes d’una forma molt curiosa. Tal com expliquen els investigadors de la Universitat de Princeton, Shashank Gupta i Reza Moini, a nivell microscòpic “el nacre està format per tauletes hexagonals del dur mineral aragonito enganxades entre si per un biopolímer tou”.

El aragonito és una de les formes cristal·lines del carbonat de calci (CaCO3) i es troba a les petxines de pràcticament tots els mol·luscs, així com en els esquelets dels corals. La seva disposició en forma de tauleta hexagonal contribueix a la resistència del nacre, mentre que el biopolímer aporta flexibilitat i resistència a les esquerdes.

Reza Moini a la izquierda y Shashank Gupta a la derecha | Imagen: Universidad de Princeton

Com funciona? Segons els dos investigadors, “el mecanisme d’enduriment consisteix en el desplaçament de les tauletes d’aragonito sota tensió, el que, juntament amb altres mecanismes, permet al nacre dissipar l’energia”. Si combinem això amb la desviació de les esquerdes i la deformació del biopolímer, el nacre es converteix en un material capaç de suportar enormes tensions mecàniques sense perdre la seva integritat.

I si… ho fem igual? Utilitzant el nacre com a base, Moini i Gupta van desenvolupar un compost usant materials de construcció convencionals, concretament la pasta de ciment Portland i polivinilsiloxà. És possible que et soni, ja que s’utilitza en odontologia per fer els motlles de les pròtesis dentals. En poques paraules, van alternar capes de ciment amb capes primes del polímer per formar tres tipus de bigues amb diferents estructures.

Així llueix la viga de ciment desenvolupada amb aquest nou material | Imatge: Universitat de Princeton

Resultat. Una de les bigues estava formada per pastilles hexagonals separades i connectades per la capa de polímer, de la mateixa manera que l’aragonito es diposita sobre la capa de biopolímer en el nacre. En comparació amb una biga de pasta de ciment sòlida, la biga feta amb aquest nou material va demostrar ser 19 vegades més dúctil i 17 vegades més resistents a les esquerdes sense perdre resistència.

Parlem del futur. Tot i que el descobriment té un enorme potencial, els investigadors de Princeton asseguren que els descobriments “es basen en condicions de laboratori” i que es necessita més treball. A més, volen treballar per veure si aquesta tècnica podria emprar-se en altres materials, com la ceràmica.

Imatges | Universitat de Princeton

En Xataka | Eixir sucre de canya al ciment pot ser la clau per aconseguir un formigó que es autorrepare