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仪表网 行业科普】混凝土是由胶凝材料、颗粒状集料、水以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌、密实成型、养护硬化而成的一种人造石材。由于其原料丰富、价格低廉，并且生产工艺简单的同时抗压强度、耐久性表现还突出，因此被广泛应用于各种土木工程中。此外在一些特定领域也发挥着重要作用，如保温、抗辐射等。
与此同时，随着科技的进步和工程需求的不断提高，混凝土技术也在不断发展。而其发展的一个重要方向便是更加注重性能强度，以及更重视原材料的绿色环保和可持续发展价值。
而就在近日，美国普林斯顿大学工程师开发出一种新型混凝土，这种混凝土相较于传统混凝土用料更少强度却更高，能抵抗开裂和突发性破坏，抗损伤能力比普通混凝土高出5.6倍，而与传统混凝土不同的是地方是其结构上的创新。
据悉，该工程师从人类骨骼坚硬外层结构的启发，模仿股骨的致密外壳结构对混凝土结构进行了重新的设计。人类股骨的致密外壳，由被称为骨单位的椭圆形管状结构组成。这种结构能够有效的抵御骨单位受到冲击时断裂。新型混凝土师便是模仿的这种抗冲击结构，通过空心管“捕捉”裂纹并阻止其进一步扩展，从而实现抵抗开裂和突发性破坏的目的。与传统的添加纤维、塑料等材料来增强强度不同，这种抗断裂方式能够控制每个裂纹的扩展使得材料不会一次性全部断裂，因此可以承受渐进性损伤，坚固程度也更高。
而为了实现这种结构，研究人员生产了一个特殊的聚氨酯硅模具。他们首先用聚乙烯醇3D打印了一个管状模板模具，然后将橡胶倒入模具中制作出该模板的底片，在将橡胶溶解以形成聚氨酯硅模具，最后用聚氨酯硅模具浇筑混凝土。
在成品测试方面，研究人员对混凝土成品进行了三点弯曲测试和单边缺口弯曲测试，以此收集有关材料断裂韧性的数据。实验结果表明，新型混凝土抗损伤能力比普通混凝土高出5倍以上。并且由于并没有使用纤维、塑料等添加材料，同时整体混凝土用量更少，因此在提升安全性的同时还减少了对环境的负担。
当然，该成果目前距离商用还有一定的距离，加工方法等细节还需要进一步优化，但是相信随着技术的不断进步和市场的不断发展，这种新型空心混凝土将会在不久的未来进入生活，并进一步完善和拓展其性能与应用领域。
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