أعلن باحثون في جامعة برينستون الأمريكية عن تطوير نوع جديد من العجينة الأسمنتية ذات القوة الكبيرة التي تفوق المواد التقليدية مثل الخرسانة بأكثر من 5 مرات، ولكن الغريب فيها أنها مستوحاة من عظم الإنسان!.

وذكرت الدراسة التي نُشرت في مجلة Advanced Materials أن الأسمنت الجديد تم تصميمه لمقاومة التشقق وتعزيز المتانة الهيكلية، وقد تم تصميمه بشكل مستوحى من البنية الأنبوبية للعظم القشري البشري.

وأوضح الباحث الرئيسي شاشانك جوبتا، المرشح لنيل درجة الدكتوراه من جامعة برينستون، أن المواد الهشة مثل الأسمنت غالبًا ما تفشل فجأة وبطريقة كارثية، فعندما تتشكل الشقوق في هذه المواد، يمكن أن يؤدي نقص المتانة إلى انهيارات مفاجئة، مما يشكل خطرًا كبيرًا على المباني والأرواح.

وتتميز العظام القشرية بوجود أنابيب بيضاوية تعرف باسم وحدات العظم، والتي تساعد في صد الشقوق ومنع الفشل السريع.

مستلهمًا من خصائص العظام البشرية، ابتكر الفريق عجينة أسمنتية تتضمن أنابيب أسطوانية وبيضاوية مماثلة، مما يحسن بشكل كبير مقاومة الشقوق. عندما يتشكل شق، تعمل هذه الأنابيب كعائق يؤخر انتشاره ويبدد الطاقة التي قد تسهم في تسريع الضرر، مما يمنح الهيكل مزيدًا من الوقت لتحمل الإجهاد ومنع التصدّع المفاجئ.

وشرح جوبتا أن ما يجعل هذه الآلية فريدة هو التحكم في انتشار الشقوق، مما يمنع التصدع الكارثي ويجعل المادة أكثر صلابة بفضل تحملها للضرر التدريجي.

وبخلاف الطرق التقليدية التي تعزز الأسمنت بالبلاستيك أو الألياف، يركز هذا النهج على استخدام الهندسة – تحديدًا شكل الأنابيب وأحجامها واتجاهاتها – لتعزيز المتانة.