صمم مهندسون من جامعة برينستون الأميركية، مادة إسمنتية جديدة مستوحاة من الطبقة الخارجية الصلبة لعظام الإنسان. وأوضح الباحثون أن المادة الجديدة تتميز بصلابتها ومقاومتها الفائقة للتشقق، حيث تزيد قدرتها على تحمُّل الأضرار بمقدار 5.6 مرة مقارنةً بالمواد التقليدية، وفق نتائج الدراسة المنشورة، الاثنين، في دورية «Advanced Materials».
واستوحى الفريق الخرسانة الجديدة من الهندسة المعمارية لطبقة العظام الخارجية الصلبة؛ ما يسمح للمادة بمقاومة التشقق، وتجنُّب الانهيار المفاجئ الذي تتعرض له المواد الإسمنتية التقليدية، واستلهموا تصميمهم للمادة الإسمنتية من بنية العظام البشرية، خصوصاً القشرة الخارجية لعظام الفخذ، والتي تحتوي على مكونات أنبوبية تسمى «الأوستيونات» تعمل على منع التصدعات، والحد من انتشارها.
وعمل الفريق على تضمين أنابيب أسطوانية وبيضوية الشكل في عجينة الإسمنت لتحاكي تلك البنية الطبيعية، ما يزيد من مقاومة المادة للتشقق. وعلى عكس الطرق التقليدية التي تعتمد على إضافة ألياف أو مواد بلاستيكية لتعزيز صلابة المواد الإسمنتية، ركّز الفريق على التصميم الهندسي للمادة نفسها، مما أدى إلى تحسينات كبيرة في مقاومة التشققات دون الحاجة إلى مواد إضافية.
وإلى جانب تحسين مقاومة التشققات، طوّر الباحثون طريقة جديدة لقياس بنية المادة من الداخل، مما يمنحهم القدرة على تصميم مواد أكثر دقة ومتانة.
وأشار الفريق إلى أن استخدام تقنيات التصنيع المتقدمة مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد يمكن أن يساعد في توسيع نطاق تطبيقات هذا التصميم ليشمل مكونات البنية التحتية المدنية.
لكن الفريق قال إنه لا يزال في بداية استكشاف إمكانات هذا التصميم، مع وجود كثير من المتغيرات التي يمكن درسها لتطبيقها على مواد هشة أخرى بهدف ابتكار هياكل أكثر مقاومة للأضرار.
