Investigadores llegan a la clave conseguir un cemento más resistente: las conchas

El uso de las conchas no se limita a la salud y la belleza; también tiene aplicaciones en la construcción. Recientemente, se ha descubierto que la concha nácar puede ser clave para desarrollar un cemento mucho más resistente que el tradicional.

A simple vista, las conchas pueden parecer solo un bonito hallazgo durante un paseo por la playa, pero su verdadero valor radica en sus características internas. Según los investigadores Shashank Gupta y Reza Moini de la Universidad de Princeton, “el nácar natural se compone de tabletas poligonales de aragonito dispuestas en láminas amplias, formando un patrón similar al de ladrillos”.

Es importante destacar que el aragonito es una de las formas cristalinas del carbonato de calcio (CaCO3), presente en las conchas de casi todos los moluscos y en los esqueletos de los corales. Su estructura hexagonal contribuye a la resistencia del nácar, mientras que el biopolímero asociado le proporciona flexibilidad y ayuda a evitar la formación de grietas.

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El proceso de resistencia del nácar se basa en el deslizamiento de las tabletas de aragonito bajo tensión, junto con otros mecanismos que permiten disipar la energía. Además, la desviación de grietas y la deformación del biopolímero permiten que el nácar soporte grandes tensiones mecánicas sin perder su integridad estructural.

Inspirados por estas propiedades, Moini y Gupta desarrollaron un compuesto utilizando materiales de construcción convencionales. Su investigación se centró en combinar pasta de cemento Portland con polivinilsiloxano, un material empleado en odontología para fabricar moldes de prótesis dentales. Básicamente, crearon tres tipos de vigas con estructuras diferentes, alternando capas de cemento con finas capas del polímero.

Una de las vigas fue diseñada con tabletas hexagonales de cemento, separadas y conectadas por una capa de polímero, imitando la forma en que el aragonito se deposita sobre el biopolímero en el nácar. Los resultados mostraron que, en comparación con una estructura sólida de pasta de cemento, esta nueva configuración resultó ser 19 veces más moldeable y 17 veces más resistente a las grietas, sin comprometer su fortaleza.

Como en muchos avances científicos, los investigadores de Princeton concluyeron que, aunque el descubrimiento tiene un gran potencial, se requieren más estudios para explorar todas sus aplicaciones. Además, destacaron que los resultados obtenidos fueron bajo “condiciones de laboratorio”, por lo que será necesario realizar pruebas adicionales en entornos más diversos, indica Xataka.

“Solo estamos arañando la superficie; hay muchas posibilidades de diseño por explorar, incluyendo las propiedades constitutivas de materiales duros y blandos, las interfaces, y los aspectos geométricos que influyen en los efectos de tamaño fundamentales en los materiales de construcción”, señaló Reza Moini, investigador del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, en una comunicación oficial de la Universidad de Princeton.

Aunque los diseños experimentales incluyeron defectos intencionados en los componentes frágiles con el objetivo de aumentar su resistencia, los planes futuros se centran en evaluar la tenacidad a las fracturas y en aplicar estas técnicas a otros materiales, como la cerámica.