Исследователи из Принстона обратили внимание на удивительные свойства устричных раковин в поисках путей улучшения строительных материалов. Этот природный материал состоит из микроскопических шестиугольных пластин арагонита — формы карбоната кальция, — которые соединены эластичным биополимером. Именно такое сочетание твёрдых и мягких компонентов позволяет перламутру эффективно противостоять образованию и распространению трещин. Взаимодействие между различными компонентами создаёт исключительные механические характеристики, которые учёные попытались воспроизвести в искусственных материалах.
Экспериментальная часть работы включала создание нескольких типов композитных балок, где слои цемента чередовались с полимерными прослойками. В одном варианте на цементной поверхности формировались шестиугольные углубления, в другом — полностью прорезанные шестиугольные элементы. Эти образцы сравнивались с монолитным цементным блоком. Результаты показали существенное улучшение механических свойств модифицированных материалов. Наиболее эффективной оказалась конструкция с шестиугольными сегментами, которая продемонстрировала 19-кратное увеличение ударной вязкости и 17-кратный рост пластичности при сохранении исходной прочности.
Ключевая идея разработки заключалась не в простом копировании природной структуры, а в понимании и применении фундаментальных принципов её работы. В перламутре прочность достигается за счёт возможности наномасштабного смещения пластин относительно друг друга, что позволяет рассеивать энергию и предотвращать разрушение. Хотя полученные результаты демонстрируют хорошие перспективы, технология требует дополнительной оптимизации перед возможным промышленным внедрением.
Тем временем ученые разработали уникальную бетонную биобатарею.
