Бетон является одним из самых распространенных и прочных строительных материалов, используемых в современных инфраструктур, но у него есть слабость — лед — что может привести к его покрошить и выкрашивания. Теперь, вдохновленный организмов выживать в минусовых условиях, исследователи в Колорадо представляем полимерных молекул с анти-замораживание способностей в бетон. Метод, который проверяет, если новый бетон может остановить повреждения, вызванные замерзанием и оттаиванием, появляется в журнале Cell, сообщает физической науки на 27 мая.
Бетон представляет собой пористый материал с капиллярными порами, что позволяет воде проникнуть внутрь материала. На местах, которые испытывают большие перепады температур, бетонные дороги и здания через «циклов замораживания-оттаивания.» Вода замерзает и расширяется внутри материала, создавая давление, как кристаллы льда растут, со временем появляются на поверхности бетона от. Полиэтиленгликоль-графт-поливиниловый спирт (ПЭГ-ПВА) молекулы, которые исследователи определили появляются, чтобы удержать ледяные кристаллы мелкие и не допустить их объединения в более крупные кристаллы.
«Мы особенно рады, потому что это представляет собой отход от более чем 70 лет из обычного бетона технология,» говорит старший автор Виль Srubar, возглавляющий лабораторию живого материала в Университете Колорадо в Боулдере. «На наш взгляд, это квантовый скачок в правильном направлении и открывает двери для новых примесь технологий».
На протяжении более 70 лет, основной способ смягчить замораживания-оттаивания ущерб был поставить в крошечные пузырьки воздуха, которые действуют как клапаны сброса давления внутри бетона, известный как воздухововлекающей добавки. Но если положить крошечные пузырьки воздуха в бетоне не только снижает прочность материала, но и делает его более пористым, как магистрали для воды и другие вредные вещества, например соли, чтобы войти. Вместо устранения симптомов расширения льда, команда решила целевого источника: рост кристаллов льда.
Нашли в организмах, что выживать в минусовых условиях, антифриза белки связываются с кристаллами льда, тормозить их рост, что в противном случае было бы смертельно для организмов. Вдохновленный белок, команда представила молекул полимера, которые имитировали свойства протеина бетонной смеси. Молекулы эффективно уменьшил размер кристаллов льда на 90 процентов. Новый бетонную смесь выдержали 300 циклов замораживания-оттаивания и сохраняет свою прочность.
Хотя новый бетон прошел стандартные тесты, есть еще вопросы о долгосрочной устойчивости материала в реальных приложения и его экономической жизнеспособности. Следующий шаг для команды является оптимизация их метод путем выявления новых молекул, которые являются более экономически эффективным и тестирование совместимости молекулы с различными рецептами из бетона. «Изготовление бетона очень много, как испечь торт», — говорит Srubar, надеясь, что конкретные рецепты могут извлечь выгоду из новых присадок.
«В течение следующих 30 лет мир будет дом в Нью-Йорке каждые 35 дней, что впечатляет», — говорит Srubar. «Это значит, что мы собираемся построить много зданий и дорог, и мы собираемся использовать много бетона. Потому что это оказывает значительное воздействие на окружающую среду, конкретные, что мы делаем действительно должен быть как устойчивое, насколько это возможно и так же прочна, как это может быть.»
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!