Морские ракушки, сделанные из перламутровых, в противном случае перламутр, приобретают собственные превосходные особенности от перекрывания на минерализованные пластины размера микрона, скрепляемые мягкой матрицей. К данной структуре смогут приблизиться полимера и соединения цемента, каковые смогут, к примеру, сделать лучший стойкий к землетрясению бетон, по словам Роуцбе Сасавари, доцента инженерной защиты и гражданского строительства внешней среды.Рисовая лаборатория руководила больше чем 20 компьютерными моделированиями того, как цементные молекулы и полимеры объединяются в наноразмерном и что стимулирует их прилипание. Исследователи продемонстрировали, что близость водородных атомов и кислорода – критический фактор в формировании сети не сильный водородных связей, которая соединяет мягкие и тяжёлые слои.
Неспециализированная полиакриловая кислота (PAA) была лучшей при закреплении накладывающихся слоев цементных кристаллов с оптимальным наложением примерно 15 миллимикронов.«Эта информация ответственна, дабы сделать лучшие синтетические соединения», сообщил Сасавари, что руководил проектом с аспирантом Райса Нэвидом Сэхэвэндом. «Современный технический подход к этим материалам окажет громадное влияние на общество, тем более, что мы строим новый и заменяем стареющую инфраструктуру».Результаты лаборатории появляются в Прикладных Письмах о Физике.Тогда как инженеры знают, что добавление полимеров усиливает цемент, блокируя вредные действия «агрессивных» ионов, каковые вторгаются в его поры, подробности о том, как материалы взаимодействуют в молекулярном масштабе, остались малоизвестными, сообщил Сасавари.
Дабы определить, исследователи смоделировали соединения с PAA, и поливиниловым (ПВА) алкоголем, оба мягких матричных материала, каковые употреблялись, дабы улучшить цемент.Они поняли, что два разных атома кислорода в PAA (в противоположность одному в ПВА) разрешили ему приобретать и жертвовать ионы, потому, что это сцепилось с водородом в кристаллах цемента tobermorite. Кислород в PAA имел восемь способов сцепиться с водородом (шесть для ПВА) и мог кроме этого принимать участие в соединении соли между цементом и полимером, что делает сеть соединения еще более сложной.Исследователи удостоверились в надежности собственные моделируемые структуры, двигая слои цемента и полимера друг против друга и нашли, что сложность разрешила связям между PAA и цементом ломаться и опять соединяться более довольно часто, потому, что материал был подчеркнут, что существенно увеличивает его крутизну, свойство исказить без перелома.
Это разрешило исследователям определять оптимальное наложение между цементными кристаллами.«В отличие от общей интуиции, что водородные связи не сильный, в то время, когда верное количество их – оптимальное наложение – сотрудничают, они снабжают достаточную возможность соединения в соединении, дабы присудить высокую крутизну и высокую прочность», сообщил Сасавари. «С экспериментальной точки зрения это возможно сделано, шепетильно настроившись и руководя добавлением полимеров с верной молекулярной массой, руководя цементным формированием минерала.
Вправду, недавняя экспериментальная статья отечественных сотрудников продемонстрировала подтверждение понятия к данной стратегии».