受海膽刺啟發的新型水泥

材料牛注：大自然對于科學家和工程師們來說是一個永恒的靈感來源。最近，一個德國的研究團隊受到海膽刺中發現的納米結構啟發，開發了一種更強的新型水泥。

該團隊受到海膽刺結構彈性的啟發，雖然海膽刺主要由一種名為方解石的脆性材料組成，但是，由于具有納米級的磚加水泥結構，海膽刺非常耐用。

人們發現，海膽刺之所以如此強硬，是因為方解石的結晶塊被碳酸鈣組成的較軟區域所包圍。這意味著當方解石開裂時，能量移向較軟的區域，防止裂紋進一步擴展。

把這個原理應用于水泥的挑戰在于，水泥是一個更混亂的結構。該研究小組的負責人Helmut C?lfe說，他們必須找到一種方法來實現“納米級的抗斷裂性”。

實現這一目的的關鍵是發現了一種只粘附在水泥顆粒上的材料，使得這種“磚加水泥”效應得以在水泥內復制。十個帶負電荷的肽組合被證實是制備納米結構水泥的最佳分子。

該團隊通過電子顯微鏡對最終得到的優化水泥進行分析和測試發現，該水泥具有200兆帕斯卡的斷裂電阻值，與鋼接近。

該研究得出結論：這種新型水泥能夠產生比目前強40至100倍的混凝土。

C?lfen說：“我們的水泥比迄今為止開發的任何產品都具有更高的抗斷裂能力，為我們提供了全新的建筑可能性。”

該研究已經發表在期刊Materials Science上。

原文鏈接：Fracture-resistant cement inspired by the spines of sea urchins

本文由材料人編輯部黃亞編譯，點我加入材料人編輯部。

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