Как армия США намерена изобрести самовосстанавливающийся бетон

Все мы сталкивались с мелкими неприятностями на дорогах или тротуарах —
поскользнувшись на треснувшем асфальте или норовя упасть незаметно на коленки.
Но что, если бы бетон мог сам возвращаться в строй? Это не просто мечта!

Самовосстанавливающийся бетон: как он работает?

Представьте себе: здания с трещинами, которые сами заживают, прежде чем проблема перерастет в более крупные разрушения. Например, полеты с военных баз, поврежденные вражескими бомбами или даже просто износом. Каждый раз после удара бетон или асфальт могут восстановиться, так же как это делает организм человека! 💪

Пентагон, через своё агентство DARPA, активно работает над созданием такого бетона для своих военных объектов. Программа, которая носит название Bio-inspired Restoration of Aged Concrete Edifices (BRACE), разрабатывает уникальные решения, объединяющие принципы биологии и современного строительства. ✨

Как это работает?

На первый взгляд, объединение бетона и живых организмов кажется странным, поскольку в фильмах и книгах бетон чаще всего воспринимается как безжизненный материал. Но BRACE включает в себя биологические организмы, которые создают нечто вроде "системы кровеносных сосудов" внутри бетона. Эта "циркуляция" может заживлять трещины изнутри, предотвращая их дальнейшее развитие на поверхности и тем самым защищая конструкцию от разрушений. 🩹

Как говорит DARPA в недавнем пресс-релизе:

"Центральная гипотеза BRACE заключается в том, что бетон можно подселить самоисцеляющимися способностями, встречающимися у живых организмов. Идея основана на сосудистых системах людей и огромных сетях грибов, которые могут распространяться на площади, сопоставимой с размерами бетонных зданий."

Разработка технологии BRACE

В рамках программы BRACE специалисты будут изучать различные биологически вдохновленные подходы, основываясь на исследованиях грибов и бактерий. Как отметил менеджер программы Матвей Пава, "хотя биологические стратегии являются потенциальным направлением, также мы исследуем подходы с использованием ферментов и керамических материалов".

Цель состоит в том, чтобы внедрить систему, которая будет заполнять трещины в старом бетоне и оставаться там, высвобождая полезные вещества на протяжении времени, чтобы заживлять возникающие со временем новые повреждения. 🔧

Препятствия на пути

Конечно, бетон предоставляет свои сложности для жизни — он высокощелочной и не содержит многих органических соединений, необходимых для существования. Но, как показывает практика, жизнь тем не менее находит себе место даже среди бетона. Исследования показали, что у него есть своя уникальная микробиота. 🌍

DARPA планирует использовать укрощённые живые материалы для решения этой проблемы, снижая также углеродный след, связанный с бетонным строительством, и возможно, уменьшив затраты на ремонт.

Если появится необходимость, самовосстанавливающийся бетон сможет использоваться в зонах боевых действий для укрепления инфраструктуры, как то:

• аэропорты
• дороги
• мосты

Хотя слишком рано говорить о реальной применимости этой технологии в боевой обстановке, BRACE займётся двойным направлением:

• стратегическим треком для больших объектов, таких как пусковые установки для ракет
• тактическим направлением для быстрого ремонта временных аэродромов, используемых экспедиционными силами.

_Рабочий процесс укладки бетона _

Время и исполнители

Программа BRACE предположительно займет 4,5 года, в рамках которых несколько подрядчиков, среди которых будут Лоуренс Ливерморская национальная лаборатория, Университет Колорадо в Боулдере и Институт Баттелл, будут применяться разные подходы в развитии технологии.

Важно отметить, что DARPA подчеркивает необходимость обеспечения безопасности, подчиняя все исследования регулярным проверкам независимых лабораторий и надзорным органам для предотвращения угроз как для здоровья человека, так и для объектов.

Перспективы

Концепция самовосстанавливающегося бетона, или "биобетона", не является совершенно новой. Тем не менее, её применение в военной сфере может сыграть решающую роль. Дефицит поддержания зданий на военных базах — довольно распространенная проблема: объекты стареют и приходят в упадок, начиная от казарм до складов.

Бетон, способный самовосстанавливаться, поможет сократить затраты на поддержание и улучшить моральный дух.
На поле боя такая технология может обозначить собой значительный плюс: она бы позволила забыть о постоянных ремонтах, а ударным группам значительно сложнее было бы угадать, в каком состоянии находится база.

И когда-нибудь, и тротуар возле вашего дома сможет восстановиться сам.