Samoliečiaci sa betón: inovácia inšpirovaná prírodou

Betón je prirodzene krehký a náchylný na praskanie pod tlakom, čo vedie k nákladným opravám a zníženej životnosti. Prelomový vývoj tímu pod vedením strojnej inžinierky Congrui Grace Jin z Texas A&M University predstavuje nový „živý betón“ schopný sám si liečiť svoje praskliny. Táto inovácia predstavuje významné zlepšenie oproti predchádzajúcim pokusom o samoliečiaci betón, ktoré sa spoliehali na baktérie, ktoré často vyžadovali externý prísun živín na aktiváciu procesu opravy.

Nová metóda je úplne sebestačná, čím sa eliminuje potreba ľudského zásahu alebo externého kŕmenia liečivých látok. Výskumníci skonštruovali špeciálny lišajník, čo je fascinujúce symbiotické partnerstvo medzi hubou a sinicami. V tejto pozoruhodnej spolupráci sinice efektívne fixujú oxid uhličitý a dusík z atmosféry, zatiaľ čo vláknitá huba priťahuje ionizovaný vápnik. Táto interakcia podporuje zrážanie uhličitanu vápenatého – rovnakého materiálu, ktorý sa nachádza vo vaječných škrupinách, lastúrach, koraloch a kriede – ktorý pôsobí ako prírodné „lepidlo“ na zacelenie prasklín.

Toto je jasný príklad biomimikry – čerpania inšpirácie z prírodných systémov (lišajník, staroveké biologické procesy) na riešenie komplexných inžinierskych problémov. Ak sa tento prístup rozšíri, mohol by viesť k novej generácii „živej infraštruktúry“, ktorá je prirodzene odolnejšia a vyžaduje menej údržby. Laboratórne testy preukázali účinnosť týchto lišajníkov pri oprave betónu. Úspešne uložili značné množstvo uhličitanu vápenatého, čím účinne utesnili praskliny a zabránili ich ďalšiemu šíreniu.

Tento proces sa nápadne podobá samoliečiacemu betónu, ktorý používali starovekí Rimania, ktorý tiež využíval chemické reakcie na výrobu uhličitanu vápenatého na opravu. Úspech tohto betónu nespočíva len v tom, že jeden organizmus vykonáva prácu, ale v spolupráci, kde každý organizmus vykonáva špecifickú, doplňujúcu funkciu, ktorá prispieva k celkovému procesu hojenia. To naznačuje, že zložité problémy v materiálovej vede a inžinierstve sa môžu najlepšie vyriešiť nie optimalizáciou jedného komponentu, ale navrhovaním viacerých druhov alebo viaczložkových systémov, kde rôzne prvky fungujú synergicky.  

Hoci je potrebné ďalšie skúmanie, najmä pokiaľ ide o schopnosť lišajníka riešiť už existujúce praskliny, tento vývoj má obrovský potenciál na predĺženie životnosti betónových konštrukcií na celom svete. Výskumníci zdôrazňujú potenciál tohto „stabilného fototroficko-heterotrofného systému pre samoudržateľnú opravu betónu“, pričom zdôrazňujú využitie kombinovaných schopností dvoch druhov a jeho nezávislosť od externých dodávok živín. Zistenia boli publikované v časopise Materials Today Communications.  

Zdroj: sciencealert.com.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}