A kép csak illusztráció (Forrás: Pixabay)
Amerikai kutatók az osztrigák természetes „cementjét” tanulmányozva olyan új építőanyagot fejlesztettek ki, amely erősebb, gyorsabban köt és fenntarthatóbb lehet a hagyományos cementnél. A Purdue Egyetem kutatócsoportja szerint az osztrigák által létrehozott természetes ragasztó különleges tulajdonságai új korszakot nyithatnak az építőiparban.
A kutatás középpontjában Jonathan Wilker, a Purdue University College of Science kémiaprofesszora áll, aki régóta foglalkozik biomimetikus anyagokkal és természet ihlette ragasztótechnológiákkal. A tudós és csapata korábban is számos olyan fejlesztésen dolgozott, amelyek a természet működését utánozva kínálnak fenntarthatóbb megoldásokat, írja a PURDUE EGYETEM.
Wilker szerint laboratóriumuk olyan anyagokat vizsgál, amelyeket kagylók és más tengeri élőlények állítanak elő. Az osztrigák természetes cementet termelnek, amely segítségével egymáshoz tapadnak, miközben hatalmas zátonystruktúrákat építenek. A kutatók célja annak megértése volt, hogy pontosan miből áll ez az anyag, és mi teszi ilyen rendkívül erős ragasztóvá.
A szakember hangsúlyozta, hogy egyik fő céljuk olyan anyagok létrehozása, amelyek képesek utánozni a biológiai rendszerek szilárdságát és funkcionalitását, sőt bizonyos esetekben még jobb teljesítményt is nyújthatnak a jelenleg elérhető technológiáknál.
A szabadalmaztatás alatt álló osztrigaalapú cementkutatást a Chemistry of Materials tudományos folyóiratban publikálták. Jonathan Wilker az innovációt a Purdue Innovates Office of Technology Commercialization számára is bejelentette, amely már benyújtotta a szabadalmi kérelmet az Egyesült Államok Szabadalmi és Védjegyhivatalához.
Az osztrigák több mint 200 millió éve használják ezt a természetes cementet
A kutatók kiemelték, hogy a cement és a beton nem ugyanazt jelenti. A cement maga a kötőanyag, míg a beton egy mesterséges kőzet jellegű építőanyag, amelynek egyik összetevője a cement.
Jonathan Wilker szerint a beton a világ legnagyobb mennyiségben előállított mesterséges anyaga, amely szinte mindenhol jelen van. A hagyományos beton ugyan nagy nyomószilárdsággal rendelkezik, de bizonyos esetekben rideg és sérülékeny lehet. A kagylók technológiájának felhasználásával azonban javíthatóvá válhatnak a cementek és betonok mechanikai tulajdonságai, miközben fenntarthatóbbá is válhat az előállításuk.
A legősibb ember által készített beton közel 7000 éves, az osztrigák azonban már több mint 200 millió éve építenek természetes cement segítségével. Ezek a kis tengeri élőlények saját ragasztóanyaguk erejére támaszkodnak túlélésük és közösségeik fenntartása érdekében.
A kutatócsoport akkor tett igazán meglepő felfedezést, amikor részletesen megvizsgálta, hogyan kapcsolódnak egymáshoz az osztrigák a zátonyokban.
Wilker elmondta, hogy az osztrigák által használt kötőanyag nagyrészt szervetlen összetevőkből áll. Főként kalcium-karbonátot tartalmaz, amelyet leginkább krétaként ismerünk. Az ilyen szervetlen anyagok általában nem számítanak jó ragasztónak, az osztrigák azonban kis mennyiségű szerves anyaggal kombinálják őket, így rendkívül erős és víz alatt is működőképes kötőanyagot hoznak létre.
A kísérletek során a csempe tört el, nem a ragasztás
A kereskedelmi forgalomban elérhető ragasztók többsége szerves vegyületekből készül, amelyek gyakran kőolajszármazékokra épülnek. Wilker szerint az osztrigacement körülbelül 12 százalékban tartalmaz szerves vegyületeket, amelyek segítenek összekapcsolni a szervetlen részecskéket. Éppen ez teszi az anyagot rendkívül különlegessé.
A kutatók a lehető legpontosabban próbálták utánozni az osztrigák rendszerét, ezért mészkőből készült fürdőszobai csempéket vásároltak, amelyek ugyanolyan kalcium-karbonát alapúak, mint az osztrigahéjak.
A csapat cukorkocka méretű cementblokkokat készített, majd nyomószilárdsági teszteket végzett rajtuk annak megállapítására, mekkora terhelést képesek elviselni törés előtt. Ezután több csempét ragasztottak össze a biomimetikus cementtel, majd megpróbálták szétválasztani őket.
A legtöbb esetben maga a csempe tört el előbb, miközben a kötés sértetlen maradt.
Miután sikerült kialakítaniuk egy olyan receptet, amely megközelítette az osztrigák természetes formuláját, a kutatók hagyományos, vízzel keverhető betonkeverékkel is kísérletezni kezdtek. Amikor a saját cementjük egyik polimerjét hozzáadták a keverékhez, az eredmény elképesztő volt: az új anyag tízszer erősebb tapadást mutatott, a nyomószilárdsága pedig megduplázódott, ráadásul gyorsabban is kötött.
Jonathan Wilker és kutatócsoportja most azon dolgozik, hogy tovább javítsák a szabadalmaztatás alatt álló cement teljesítményét, miközben elérhetőbbé, fenntarthatóbbá, karbonsemlegesebbé és olcsóbbá próbálják tenni az anyagot.
A professzor szerint a természetből még rengeteget lehet tanulni, és számtalan új anyagot lehet létrehozni az élővilág működésének megfigyelésével. A kutatást az Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Alapítványának támogatása segítette.
Kapcsolódó anyagok:
Vége lehet a beton uralmának: itt az új építőanyag, amely csökkenti a globális CO₂ kibocsátást
Litván kutatók rendkívül erős cementet készítenek textilhulladék hamujából
Régi-új nyersanyag, vizeletből készül a környezetbarát bio-beton
Ne húzd le, add oda a gazdáknak! Egy város, ahol a vizelet aranyat ér
Kiderült, az emberek hány százaléka vizel a lefolyóba zuhanyozás közben
Kiderült, miért tart ki, öngyógyul az ókori római beton több ezer éven át
98%-kal kevesebb szén-dioxid: Új technológia a cementgyártásban
Forradalmi áttörés a nulla szén-dioxid-kibocsátású cementgyártásban
Az új beton sokkal nehezebben reped, mint az eddig használt
Forradalmi lépés a téglagyártásban: Hidrogénnel a karbonsemlegesség felé
Csiszolt - a tégla XXI. századi innovációja
Íme az energiahatékony tégla, mely üveg és más hulladékból készül
A nyitókép csak illusztráció, forrás: Image by picasso from Pixabay
TOP 5
