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受人类骨骼启发——

空心混凝土抗损度提高5.6倍

2024-09-27 科技日报 张佳欣
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这种结构可防止裂纹扩展,并使质料更坚韧。图片泉源:美国公共科学网

受人类骨骼坚硬外层结构的启发,美国普林斯顿大学工程师开发出一种新型混凝土,能反抗开裂和突发性破损,抗损伤能力比通俗混凝土横跨5.6倍。相关论文揭晓于新一期《先进质料》杂志。

在开发这种新型混凝土时,研究人yuan从人类密质骨中获得了灵感。这种人类股骨的致密外壳,由被称为骨单元的椭圆形管状结构组成。其形状和排列方式能在这些骨单元周围疏散裂纹,防止它们在受到攻击时断裂。

为了浇筑这种仿生混凝土,研究人yuan用聚乙烯醇3D打印了一个管状模板模具。然后,他们将橡胶倒入模具中制作出gai模板的底片。最后,他们将橡胶消融以形成聚氨酯硅模具,并用它来浇筑混凝土。

凭jie巧妙的仿生设计,新型混凝土的空心管可“捕捉”裂纹并阻止其进一步扩展。这与通过向混凝土中添加纤维、塑料等质料来zeng强其强度的要领截然差异。新要领能够控制每个裂纹的扩展使得质料不会一ci性所有断裂,并能遭受渐进性损伤,使质料变得越发结实。

研究人yuan举行了三点弯曲测试和单边缺口弯曲测试。他们使用2毫米厚的金刚石锯片和剃刀在混凝土上切出缺口,并多ci重复gai历程,以网络有关质料断裂韧性的数据。效果批注,新型混凝土抗损伤能力比通俗混凝土横跨5倍以上。这不仅意味着修建物越发清静,还可镌汰混凝土生产,对情形掩护大有裨益。

打印 责任编辑:侯茜

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