美國科學家推出仿人骨水泥 強度與韌性是傳統材料5倍李佩璇 (2024-09-23 15:45:33)

建築材料強度（toughness）差，就會導致建築物可能突然倒塌，造成嚴重財產與人命損失，因此開發具有高抗裂性的建築材料至關重要，如果出現損壞，衝擊力也能分散到整個結構中，而不會瞬間崩毀。

編譯／Elisa

建築材料強度（toughness）差，就會導致建築物可能突然倒塌，造成嚴重財產與人命損失，因此開發具有高抗裂性的建築材料至關重要，如果出現損壞，衝擊力也能分散到整個結構中，而不會瞬間崩毀。美國普林斯頓大學研究人員近期就推出一種水泥漿，強度是其他傳統水泥或沙漿等材料的5.6倍，靈感來源就是形成人類大腿骨外層的皮質骨（cortical bone）。

骨質成為新水泥材料開發靈感

研究作者之一的博士生古普塔（Shashank Gupta）表示，人類皮質骨由稱為骨質（osteon）的橢圓管狀成分組成，嵌在有機基質（organic matrix）裡，這種獨特結構可以使骨質周圍裂縫轉向，避免突然崩裂，也增加避免裂紋拓展的整體抵抗力。科學家仿造並開發出類似這種具有圓柱型及橢圓形管狀結構的水泥漿，像骨質加強大腿骨強度方式提升水泥抗裂性。

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特殊材料結構設計提升水泥強度

例如用水泥漿築成的結構出現裂縫時，管狀部分就會困住裂縫，吸收破裂產生的能量，進而減緩裂痕蔓延到其他部分的速度，材料不會一次全部斷裂，而是能夠承受循序漸進出現的損壞，強度因此提升。也因為透過特殊結構加強水泥耐用度，就不需要再使用塑膠或纖維等其他材料加強。科學家還設計出一種測試新型水泥材料結構排列的不規則程度和預測性，希望成為新材料拓展應用的工具。

資料來源：Interesting Engineering

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