Para hacer concreto resistente a las fracturas, deje que un erizo de mar sea su guía / hormigón

Los erizos de mar están cubiertos por un matorral de espinas. En la lengua vernácula del inglés medio., Iurchun significaba "erizo", pero las protuberancias agudas, a veces venenosas de los equinodermos, son todo menos lindas. Pero algunos investigadores proponen adoptar otra perspectiva sobre ellos al observar de cerca su estructura interna. Podría, si entrecierras un poco, ofrecer un plan para materiales de construcción más resistentes.

En un artículo publicado recientemente en Avances científicos, investigadores de la Universidad de Konstanz y la Universidad de Stuttgart de Alemania proponen que la espina de erizo de mar es un buen modelo para mejorar el concreto. Desde que fue introducido por los antiguos romanos, quienes lo moldearon para la cúpula del Panteón, el material, que a menudo se fabrica combinando rocas o grava trituradas con granos de arena más finos, más cemento y agua, se ha vertido en verdaderos océanos. Los Estados Unidos produjeron más de 83 millones de toneladas de concreto solo en 2016.

Debido a que el concreto no es muy elástico y es propenso a agrietarse, a menudo se refuerza con barras de refuerzo de acero u otros soportes. Las espinas de los erizos de mar también podrían ser frágiles, porque están hechas de calcita frágil, pero logran ser bastante duraderas, escriben los investigadores, porque están apiladas como ladrillos, cubiertas de carbonato de calcio más suave que evita que se astilen.

"Nuestro objetivo es aprender de la naturaleza", dijo Helmut Cölfen, uno de los investigadores, en un comunicado. Muchos ingenieros están haciendo un balance en la biomimesis, o mirando a la naturaleza para resolver las inquietantes preguntas de diseño. Un laboratorio de la Universidad de Cambridge, por ejemplo, está imaginando edificios inspirados en las propiedades de los huesos o cáscaras de huevo. En este caso, los investigadores pensaron que las capas de materiales blandos y duros parecían prometedores. Pero es una idea difícil de concretar, ya que todos sus ingredientes se mezclan en una suspensión homogénea..

Con el diseño resiliente del erizo de mar en mente, el equipo se acercó a nivel de nanoescala. Allí pudieron sintetizar un material que se unía solo al cemento y no a otros materiales en la mezcla. Eso hizo posible lograr el apilamiento de fuerza y flexibilidad que observaron en las espinas. "Si logramos diseñar las estructuras de los materiales y reproducir los planos de la naturaleza, también podremos producir materiales mucho más resistentes a las fracturas", dijo Cölfen. Los investigadores sugieren que la técnica produce una sustancia entre 40 y 100 veces más a prueba de fracturas que el concreto estándar..

Los rascacielos son cada vez más grandes, por lo que los arquitectos e ingenieros tendrán que ser creativos en sus materiales. Resulta que el fondo del océano podría ser un buen lugar para buscar inspiración.