Um einen bruchsicheren Beton herzustellen, lassen Sie einen Urchin zu Ihrem Führer werden / Beton

Seeigel sind von einem Stacheldickicht bedeckt. In der Volkssprache des mittleren Englischen, urchun bedeutete „Igel“, aber die scharfen, manchmal giftigen Vorsprünge der Stachelhäuter sind alles andere als niedlich. Einige Forscher schlagen jedoch vor, eine andere Perspektive auf sie zu nehmen, indem sie ihre innere Struktur genau betrachten. Es könnte, wenn Sie ein wenig blinzeln, eine Blaupause für widerstandsfähigere Baumaterialien bieten.

In einem kürzlich veröffentlichten Artikel Wissenschaftliche Fortschritte, Forscher der deutschen Universität Konstanz und der Universität Stuttgart schlagen vor, dass die Seeigel-Wirbelsäule ein ziemlich gutes Modell für die Verbesserung von Beton ist. Da es von den alten Römern eingeführt wurde, die es für die Kuppel des Pantheon formten, wurde das Material, das oft aus grob zerkleinertem Gestein oder Kies mit feineren Sandkörnern sowie Zement und Wasser hergestellt wird, in wahre Ozeane gegossen. Allein in den USA wurden im Jahr 2016 mehr als 83 Millionen Tonnen Beton produziert.

Da Beton nicht sehr elastisch ist und Risse aufweist, wird er oft durch Stahlstahl oder andere Stützen verstärkt. Die Seeigel-Stacheln könnten auch brüchig sein, weil sie aus zerbrechlichem Calcit bestehen, aber sie schaffen es, ziemlich langlebig zu sein, schreiben die Forscher, weil sie wie Ziegelsteine übereinander angeordnet sind und mit weicherem Kalziumkarbonat überlagert sind, das sie am Splittern hindert.

„Unser Ziel ist es, von der Natur zu lernen“, sagte Helmut Cölfen, einer der Forscher, in einer Stellungnahme. Viele Ingenieure legen Wert auf Biomimesis oder suchen in die Natur, um ärgerliche Designfragen zu lösen. Ein Labor an der University of Cambridge zum Beispiel stellt sich Gebäude vor, die von den Eigenschaften von Knochen oder Eierschalen inspiriert sind. In diesem Fall glaubten die Forscher, dass die Schichtung von weichen und harten Materialien vielversprechend war. Es ist jedoch eine schwierige Idee, dies zu konkretisieren, da alle Zutaten zu einer homogenen Aufschlämmung verwirbelt werden.

Mit Blick auf das robuste Design des Seeigels zoomte das Team auf die Nanometerebene. Dort konnten sie ein Material synthetisieren, das sich nur an den Zement und nicht an andere Materialien in der Mischung bindet. Dies ermöglichte es, die Stärke und Flexibilität zu erreichen, die sie an den Stacheln beobachteten. „Wenn es uns gelingt, die Strukturen von Materialien zu entwerfen und die Blaupausen der Natur zu reproduzieren, können wir auch wesentlich bruchsicherere Materialien herstellen“, sagte Cölfen. Die Forscher vermuten, dass die Technik eine Substanz liefert, die 40 bis 100 Mal bruchsicherer ist als normaler Beton.

Die Wolkenkratzer werden immer größer. Architekten und Ingenieure müssen daher mit ihren Materialien kreativ werden. Es stellt sich heraus, dass der Meeresboden ein guter Ort ist, um nach Inspiration zu suchen.