Univerzita v Konstanz (nebo hezky česky, v Kostnici) se zatím na globálním poli materiálové technologie a konstrukčních řešení příliš neprosazovala. Tým fyzikálních chemiků vedený Helmutem Cölfenem to může změnit. Z rozjímání nad mořskými ježky, které je těžké rozdupnout, se totiž s kolegy nedávno dopracoval až k praktickému objevu. Cementu, který je vysoce odolný vůči mechanickému narušení. Konkrétně pak k „prasklinám a frakturám“. Cement obvykle nebývá přímo využíván jako stavivo, ale spíše ve směsi pojiva. Přesto ale může inovace v této oblasti sehrát zásadní roli.
„Ostny mořského ježka jsou povětšinou tvořeny vápníkem, což je obvykle dost křehký materiál,“ začíná s vysvětlováním Cölfen. „Jenže právě v případě mořských ježků se projevují jako velmi, odolné mechanickému tlaku. Mnohem více, než „obyčejné“ struktury z vápníku.“ Klíčový je zde způsob jejich uložení. „Příčinou jejich nesporné síly je přírodní spojení materiálů o různých fyzikálních vlastnostech, a výstavbový princip, ne nepodobný cihlovým zdím.“ O jaký princip jde? Cihla a malta, tedy pevný konstrukční materiál, napojený na sebe v překrývajících se vrstvách s pomocí adheziva.
V případě ostnů mořských ježků se jedná o krystalické bloky propojené makromolekulami. Nic, co by šlo vidět pod mikroskopem, protože se pohybujeme v „nano“ horizontech. Tento výstavbový princip, aplikovaný v nanoměřítku, je možné aplikovat i na cement. „Neděláme nic jiného, než zedníci: tuhé vrstvy prokládáme jemnými. A využíváme k tomu paprsek iontů, kterým vyřezáváme do kostiček o průměrné velikosti tří mikrometrů potřebné části,“ popisuje Cölfen. Je to poněkud titěrná práce, ale přenesená zpět do měřítek blízkých lidem se může vyplatit.
Zdroj: University Konstanz (pohled na výstavbu ostnů mořských ježků pod el. mikroskopem)
Pokud šlápnete na křehké vápníkem tvořené ostny mořského ježka, mělo by to pro něj dopadnout přinejmenším stejně špatně jako pro vás. To se ale nestane: měkká vrstva transformuje destruktivní energii a rozvede ji, rozmělní po ploše. Poškození je tím značně limitováno. A cement obohacený nano-strukturami si počíná podobně. „Náš cement je prokazatelně odolnější vůči mechanickému poškození, než pravděpodobně cokoliv jiného, co je dosud v oboru používané,“ říká Cölfen.
„S pomocí tohoto cementu můžete vystavět sloup 8000 metrů vysoký, tedy asi desetkrát vyšší než současná nejvyšší stavba světa. Teprve pak narazíme na bod, kdy se materiál začne hroutit sovu vlastní vahou.“
„Pracujeme tu v měřítku, ze kterého přímo neplyne okamžitý výsledek pro stavební průmysl,“ dodává Cölfen. „Inspirujeme se, učíme se od přírody. Reorganizace cementové struktury v nanoměřítku je ale více než slibnou cestou. Navíc: mořští ježci pracují s vápníkem, který je pro ně nejdostupnější. Lidská civilizace má k dispozici mnohem odolnější materiály. A pokud na nich budeme v nanoskopickém měřítku principy výstavby aplikovat, můžeme se dostat mnohem dál. Dá se říct, že příroda nám prostřednictvím mořských ježků předává konstrukční plán na mimořádný objev, superodolný cement.“
V New Yorku žije podle výsledků sčítání z roku 2016 8,536 milionů obyvatel. Dokázali byste si ale tipnout, kolik se tu nachází stromů? Jejich význam pro kvalitu života ve městě je totiž také velmi ...
Na zabudování venkovního stínění je dobré myslet už při plánování novostavby nebo před rekonstrukcí, aby bylo možné zahrnout stínicí prvky přímo do projektu. Venkovní stínění vždy volíme tak, aby ...
Při stavbě svého domu bychom chtěli mít vše perfektní a dokonalé. Čekáme, že dům bude energeticky nenáročný, že nikde nebude táhnout a nebudou se tvořit plísně. Při stavbě ale člověk nezkušený ...
Nad okenními a dveřními otvory stavby potřebujeme takzvané překlady – vodorovné prvky, které nám přenesou tíhu konstrukce nad oknem či dveřmi. Dnes se podíváme, jak se osazují překlady v cihelné ...
Fotovoltaická elektrárna různého výkonu se stává běžnou součástí rodinných domů nebo i větších staveb. Co je potřeba za komponenty k sestavení elektrárny? Jak se převádí stejnosměrný proud z panelů ...
Sdílet / hodnotit tento článek