مستوحاة من الطبيعة، قام باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) بتطوير منهجية جديدة لفحص بدائل الخلطات الأسمنتية التقليدية، بهدف إنتاج خرسانة أقوى وأكثر متانة مع مرور الوقت.
بواسطة أمير جيلدور
تعتبر الخرسانة المادة الاصطناعية الأكثر شيوعًا في العالم. يتكون من خليط من الحصى والرمل والأسمنت. ويتم حالياً خلط المواد باستخدام الطرق التقليدية التي لا تسمح بالتحكم الدقيق في بنيتها الداخلية. إن الافتقار إلى الدقة يجعل من الصعب إنتاج خرسانة قوية وطويلة الأمد لأن الهيكل الداخلي يؤثر بشكل كبير على هذه الخصائص.
في دراسة أجريت في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، تم فحص إمكانية إحداث تغيير جذري في طريقة إنتاج الخرسانة وتحسين قوة الخرسانة ومتانتها من خلال إيجاد بدائل للأسمنت، والتي من شأنها أن تمكن من التحكم بشكل أفضل في الهيكل الخرساني. بالإضافة إلى ذلك، فإن تقليل استخدام الأسمنت له أهمية بيئية، حيث أن إنتاج الأسمنت يتطلب الكثير من الطاقة.
ولتمكين المهندسين من اختبار مدى فعالية بدائل الأسمنت المختلفة في تحسين الخرسانة، قام الباحثون بتطوير منهجية لفحص تأثير الهيكل الداخلي للخرسانة على قوتها ومتانتها مع مرور الوقت. تدرس المنهجية البنية على مستويات مختلفة، من مستوى النانومتر إلى المستوى الكلي. وذلك باستخدام تقنيات التصوير المتقدمة مثل الرنين المغناطيسي، والمجهر الإلكتروني، والماسح الضوئي، والتصوير بالأشعة السينية. تتيح هذه الطرق فحص مسامية الخرسانة، والتي تعتبر أحد العوامل الرئيسية التي تؤثر على جودتها.
تم استلهام تطوير المنهجية الجديدة من عالم الحيوان. قام الباحثون أولاً بفحص أمثلة مختلفة لهياكل قوية جدًا معروفة في الطبيعة مثل العظام والإسفنج البحري. ثم قاموا بربط بنية النانومتر والميكرومتر للمادة البيولوجية بقوتها ومتانتها مع مرور الوقت على المستوى الكلي. وعلى أساس هذه الارتباطات تم بناء منهجية عامة لربط هيكل المادة بمقاييس مختلفة بقوة الهيكل العام ومتانته، والتي تم تكييفها للاستخدام من قبل مهندسي الأسمنت.
ويأمل الباحثون أن تسمح المنهجية الجديدة، التي تم تطويرها مستوحاة من الهياكل الحيوانية، للمهندسين بإيجاد بدائل فعالة للأسمنت التقليدي. وذلك من أجل تحسين جودة الخرسانة وبناء هياكل قوية ومتينة لفترة طويلة عما هو متعارف عليه اليوم.
المزيد عن هذا الموضوع على موقع العلوم
- إن تطبيق معايير البناء الأخضر على كل مبنى جديد أو تجديد سيوفر بناء محطات توليد الطاقة مليارات الدولارات
- المدن الذكية تحول القمامة إلى مورد
- تقليد مبادئ الطبيعة في تطوير المواد الاصطناعية
