Pour fabriquer un béton résistant à la fracture, laissez un oursin être votre guide / béton

Les oursins sont recouverts d'un fourré d'épines. Dans la langue vernaculaire du moyen anglais, urchun signifiait «hérisson», mais les saillies acérées, parfois venimeuses, des échinodermes sont tout sauf mignonnes. Mais certains chercheurs proposent de les aborder sous un autre angle en examinant de près leur structure interne. Si vous louchez un peu, cela pourrait offrir un plan pour des matériaux de construction plus résistants.

Dans un article récemment publié dans Progrès de la science, Des chercheurs de l'Université allemande de Constance et de l'Université de Stuttgart estiment que la colonne vertébrale de l'oursin est un très bon modèle pour l'amélioration du béton. Depuis qu'il a été introduit par les anciens Romains, qui l'ont moulé pour le dôme du Panthéon, le matériau, qui est souvent fabriqué en combinant des roches concassées grossières ou du gravier avec des grains de sable plus fins, du ciment et de l'eau, a été versé dans de véritables océans. Les États-Unis ont produit plus de 83 millions de tonnes de béton en 2016 seulement.

Le béton n'étant pas très élastique et susceptible de se fissurer, il est souvent renforcé par des barres d'armature en acier ou d'autres supports. Les épines des oursins pourraient aussi être fragiles, car elles sont en calcite fragile, mais elles parviennent à être assez durables, écrivent les chercheurs, car elles sont empilées comme des briques, avec du carbonate de calcium plus tendre qui les empêche de se briser..

"Notre objectif est d'apprendre de la nature", a déclaré Helmut Cölfen, l'un des chercheurs, dans un communiqué. De nombreux ingénieurs mettent en œuvre la biomimèse ou se tournent vers la nature pour résoudre des problèmes épineux de conception. Un laboratoire de l'Université de Cambridge, par exemple, imagine des bâtiments inspirés par les propriétés des os ou des coquilles d'œufs. Dans ce cas, les chercheurs ont pensé que la superposition de matériaux durs et souples semblait prometteuse. Mais c’est une idée difficile à concrétiser, car tous ses ingrédients sont transformés en une suspension homogène..

En gardant à l’esprit la conception résiliente de l’oursin, l’équipe a progressé, jusqu’à atteindre l’échelle nanométrique. Là, ils ont pu synthétiser un matériau qui ne se liait qu'au ciment, et non à d'autres matériaux du mélange. Cela a permis d’obtenir l’empilement de force et de souplesse observé dans les dos. «Si nous parvenons à concevoir les structures des matériaux et à reproduire les plans de la nature, nous pourrons également produire des matériaux beaucoup plus résistants aux fractures», a déclaré Cölfen. Les chercheurs suggèrent que la technique produit une substance entre 40 et 100 fois plus résistante à la rupture que le béton standard.

Les gratte-ciel deviennent de plus en plus grands, de sorte que les architectes et les ingénieurs vont devoir faire preuve de créativité dans leurs matériaux. Il s'avère que le fond de l'océan peut être un bon endroit pour chercher l'inspiration.