3D-печать (Фото: pexels.com)

80% мощности металла. Ученые из ОАЭ приблизили прочность пластика к показателям стали

Попытка заменить стальную арматуру в бетоне пластиком раньше казалась инженерной шуткой, однако результаты последних тестов в Университете Шарджи (ОАЭ) заставили скептиков замолчать.

Исследователи выяснили, что биоразлагаемый термопластик (PLA), если придать ему правильную геометрическую форму с помощью 3D-печати, способен работать почти на уровне с металлом, а в некоторых параметрах даже превосходить его.

Технический разрез проблемы заключается в том, что сталь, несмотря на свою прочность, имеет три критических недостатка: она тяжелая, со временем неизбежно ржавеет и оставляет после себя колоссальный углеродный след. Сегодня около 20% всей мировой стали идет именно на армирование железобетона. Ученые решили проверить, можно ли получить ту же жесткость конструкции, используя значительно более легкие и экологичные полимеры. Ключевым фактором здесь стало не просто изменение материала, а радикальная переработка его морфологии.

Вместо обычных цилиндрических прутьев инженеры напечатали плоские пластины, а также треугольные и волнистые структуры с зазубринами. Руководитель проекта доктор Мухаммад Джунаид объясняет логику этого решения так: «Пластины выигрывают у стержней. Балки с PLA-пластинами показали вдвое большую предельную грузоподъемность и поглотили в пять раз больше энергии, чем те, где использовали простые пластиковые прутья. Увеличенная площадь поверхности обеспечила гораздо более плотное сцепление с бетонной массой». Зазубренные формы сработали как механические зубы, которые буквально «вцепились» в бетон и исключили любое скольжение внутри конструкции.

Результаты сравнения с металлом оказались неожиданными: комбинированные волнистые PLA-пластины достигли 80% прочности на изгиб относительно традиционной стальной арматуры. При этом по показателю пластичности (способности выдерживать деформации без внезапного разлома) пластик полностью сравнялся со стальным конкурентом. Учитывая то, что PLA не боится коррозии и имеет минимальный вес, такие показатели делают его реальным кандидатом для строительства в агрессивных средах или при создании легких перекрытий.