Ingenieros de la Universidad de Princeton en Estados Unidos, se inspiraron en la resistencia de los huesos humanos, para crear un cemento super resistente. Este nuevo material con base de cemento es 5.6 veces más resistente a los daños que el convencional.
Este avance en la resistencia de materiales para la construcción fue publicado en la revista Advanced Materials, pues se basa en un diseño inspirado en la resistencia de la capa exterior resistente del fémur.
El equipo de investigación, liderado por Reza Moini, profesor adjunto de Ingeniería Civil y Ambiental, y Shashank Gupta, estudiante de doctorado demostró que una estructura interna similar a un tubo en la pasta de cemento mejora significativamente la resistencia a la propagación de grietas y permite una mayor deformación sin fallas repentinas.
Gupta explicó que uno de los principales desafíos en la ingeniería de materiales de construcción es la naturaleza frágil de muchos de estos materiales, que pueden fallar de forma abrupta.
Cemento emula la resistencia del femúr
La nueva técnica propuesta aborda este problema al crear un material que combina alta resistencia con tenacidad, garantizando así la capacidad de soportar cargas y resistir el agrietamiento.
El diseño se basa en la comprensión de la mecánica de fracturas y utiliza principios teóricos para equilibrar las tensiones. La clave radica en la incorporación de tubos cilíndricos y elípticos dentro de la mezcla de cemento, que interactúan de manera efectiva con las grietas en formación.
Por su parte, Moini señaló que, a pesar de la expectativa de que estos tubos pudieran debilitar el material, su diseño geométrico permite mejorar la resistencia a los daños sin sacrificar otras propiedades.
Los investigadores descubrieron que esta interacción entre las grietas y los tubos desencadena un mecanismo de endurecimiento gradual, en el cual las grietas son atrapadas por los tubos, retrasando su propagación y generando una disipación adicional de energía.
El nuevo cemento pretende evitar tragedias
Como resultado de esta innovación se creó un material que resiste el daño de manera progresiva, evitando así fallos catastróficos.
A diferencia de los métodos tradicionales que utilizan fibras o plásticos para reforzar el cemento, este cemento se centra en el diseño geométrico. Esto les ha permitido mejorar la tenacidad sin la necesidad de añadir materiales adicionales.
Vale destacar que el uso de técnicas avanzadas de fabricación, incluida la robótica y la fabricación aditiva, abre nuevas posibilidades para el desarrollo de estructuras más resistentes.
Gupta concluyó que este trabajo apenas comienza a explorar el potencial de este nuevo material, sugiriendo que los principios desarrollados podrían aplicarse a otros materiales frágiles para diseñar soluciones más efectivas en la construcción e infraestructura.
