Вечная жизнь: какие материалы могут самовосстанавливаться?

Современные строительные материалы продлевают жизнь зданию, но не решают проблему ремонта. Если что-то рухнет, треснет, сломается, дом сам себя не починит. Или починит? Учёные, например, давно работают над созданием таких материалов, которые могли бы сами себя восстанавливать. Узнаем, что уже сегодня умеют технологии будущего.

«Живой» бетон латает трещины 

Микробиолог из Нидерландов Хэнк Джонкерс (Henk Jonkers) нашёл решение проблемы образования трещин в бетонных стенах. Его изобретение — биобетон с бактериями и питательными веществами, который умеет сам себя восстанавливать.

Работу над своим изобретением учёный начал в 2006 году. Только спустя три года ему удалось найти вещества, способные долгое время выживать в суровых условиях. 

Жить долго в агрессивной бетонной среде способна выносливая палочковидная бактерия. Чтобы ей было чем питаться, добавляют лактат кальция. Этот коктейль упаковывают в небольшие капсулы и замешивают в бетон. Пока бетонная плита целая, капсула находится в спячке. В такой боевой готовности бактерии могут прожить в бетоне 200 лет. Если появится трещина, вы просто поливаете её водой. Теперь запускается процесс реанимации. Капсула растворяется, бактерии съедают лактат кальция и образуют известняк, который и запечатывает трещину.

С помощью этой технологии можно латать небольшие пробоины до 0,8 см в ширину (глубина, при этом, не имеет значения). Если бетонная стена раскололась пополам, бактерии уже не помогут.  

Технология может быть полезна для строительства труднодоступных объектов. Например, проводить ремонтные работы мостов и туннелей сложно и дорого, а самовосстанавливающийся бетон сократит время и расходы на их техническое обслуживание.

Необычные сплавы запоминают форму

Самые сейсмостойкие здания — дома из бетонных панелей и монолитные железобетонные конструкции. Кажется, что только прочная и жёсткая конструкция может выдержать встряску, но вряд ли землетрясение в 10 баллов. Чтобы здание оставалось невредимым при сильных толчках земли, оно должно быть пластичным. Инженеры уверены, что будущее именно за сплавами с эффектом памяти формы.

Нитинол — сплав никеля и титана. Этот материал прочный, не ржавеет, а ещё он эластичнее стали на 30%. Он запоминает свою изначальную форму и после деформации восстанавливает её. Этот упругий материал планируют применять в качестве арматуры, но его стоимость пока слишком высока. Двадцать лет назад нитинол стоил немного меньше серебра. И всё же инженеры собираются внедрить «умный» материал в строительные технологии, ведь результат обещает полностью оправдать себя.

Если детали из нитинола придать сложную форму и нагреть, она запомнит свою форму. После того, как деталь остынет, её форму можно поменять. Если её снова нагреть до 40°C, она вернётся к первоначальной форме

Стекло больше не хрупкое, а вечное

Исследователи Токийского университета во главе с профессором Такузо Айда (Takuzo Aida) создали самовосстанавливающееся стекло на основе полиэфира тиомочевины. Этот синтетический полимер работает как молекулярный крахмал или клейстер. Он заставляет разделённые биологически активные молекулы вновь собираться и приклеиваться друг к другу. Сегодня тиомочевина применяется для обработки и восстановления золота, но в будущем может стать основой для создания небьющегося стекла. Вернее, биться то оно будет, но трещины смогут склеиваться.

Кристаллы тиомочевины прочные — плавятся при температуре 182°C, зато легко растворяются в воде

Эксперименты доказали, что поверхность восстановится через 6 часов. Трещину будет не видно и стекло снова будет таким же прочным как раньше. Технологию уже запатентовала Motorola для создания смартфонов. Возможно, находку скоро распробуют архитекторы и дизайнеры.

Дома будущего смогут строить себя сами

Профессор экспериментальной архитектуры Университета Ньюкасл Рейчел Армстронг продвигает идею «живой» архитектуры. Вместе с командой химиков и архитекторов она работает над созданием метаболических материалов, которые могли бы выращивать и восстанавливать себя сами. Всё это возможно благодаря технологии протоклетки — искусственно созданной микрочастице, которая ведёт себя как настоящая живая клетка. Протоклетки способны двигаться, делиться, подвергаться химическим реакциям, моделировать свою среду и даже выполнять поставленные ей задачи. Например, в строительном применении протоклетки способны пройти тот же путь развития, что и их древний предок известняк или ракушечник. Теперь главная задача учёных — научить протоклетки строить быстро и правильно.  

Команда учёных во главе с Рейчел Армстронг планирует спасти Венецию от затопления с помощью технологии протоклетки. Архитектор Кристиан Керриган уже создал проект восстановления архитектуры города с помощью известнякового рифа.

Нужно учитывать, что подобные технологии не появятся в массовом строительстве завтра. Возможно, уже через 10 лет найдутся способы удешевить подобные материалы и применять их в строительстве. Главное, начало уже положено.

Можно почитать:

Дом за час: надувное строительство из бетона