Esta descoberta ocorreu há alguns meses, mas se você perdeu, a informação definitivamente vale a pena desviar. Engenheiros da Universidade de Princeton publicaram na revista Materiais Funcionais Avançados um estudo notável: ao reproduzir a microestrutura da madrepérola, este material cor iridescente que reveste o interior das conchas de ostras, conseguiram aumentar a solidez da cimento convencional. Um salto de 17 vezes na resistência ao impacto e 19 vezes mais ductilidademantendo a mesma robustez básica.
Madrepérola, esse material que a natureza levou 500 milhões de anos para aperfeiçoar
Você provavelmente conhece a madrepérola em sua forma ornamental, em joias ou botões de camisa. Mas por trás desta aparência perolada esconde-se uma arquitetura microscópica de eficiência formidável. É composto por dois elementos complementares:
- Comprimidos hexagonaisaragoniteuma forma natural de carbonato de cálcioque trazem o dureza.
- Um biopolímero flexível, uma espécie de cola orgânica, que une esses comprimidos e absorve o estresse mecânico.
Esta dupla rígida-flexível torna a madrepérola excepcionalmente resistente a rachaduras. Quando uma fratura tenta se propagar, os comprimidos deslizam ligeiramente uns contra os outros em nanoescala, dissipando oenergia sem quebrar. É precisamente este mecanismo que a equipa de Princeton procurou reproduzir no cimento.
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“ Esse sinergia entre componentes duros e macios é essencial para as notáveis propriedades mecânicas da madrepérola “, explica Shashank Gupta, coautor do estudo e estudante de doutorado em Princeton. Francamente, é difícil encontrar um modelo melhor do que aquele moldado por meio bilhão de anos de evolução.
Os pesquisadores conseguiram criar um cimento 17 vezes mais resistente usando madrepérola ostra. Além disso, o seu fabrico ajudaria a reduzir a poluição associada às emissões de gases com efeito de estufa. © Gilaxia, iStock
Cimento bioinspirado: como a equipe de Princeton reproduziu concretamente esse mecanismo
Os pesquisadores fabricaram três tipos de vigas multicamadas, alternando folhas de pasta de cimento e camadas de polímero. O primeiro apenas reuniu esses dois materiais em um sanduíche. Os outros dois foram mais longe: um integrou ranhuras hexagonais no cimento, o outro cortou o cimento em verdadeiras pastilhas hexagonais independentes, à imagem exacta da madrepérola.
Resultado claro: as três configurações superaram largamente uma viga de cimento comum, desprovida de qualquer polímero ou corte. Mas foi a terceira versão, aquela com pastilhas hexagonais completas, que se revelou a mais impressionante. Esse ganho de 17 vezes em tenacidade não ocorre à custa da solidez estrutural, o que é raro nesta área.
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“ A nossa estratégia bioinspirada não consiste em imitar estupidamente a microestrutura da natureza, mas em compreender os seus princípios para os transpor para os nossos materiais », Especifica Reza Moini, outro coautor do estudo. Em suma, criaram intencionalmente defeitos no cimento para torná-lo mais sólido. Paradoxal, mas eficaz.
Antes que os canteiros de obras em todo o mundo substituam a argamassa por moluscos, ainda há um caminho a percorrer. Esta técnica multicamadas ainda requer ajustes para escalar até a escala industrial. Mas as implicações vão muito além construção : reduzir a frequência de reformastambém reduz o transmissões ligada à produção repetida de cimento. Um material que é duas vezes mais durável tem potencialmente uma pegada de carbono reduzida pela metade em seu duração da vida.
A verdadeira revolução aqui não é química, é estrutural: projetar melhor o matéria obter mais, sem produzir mais.