„Savaime gydantis“ betonas: DARPA atsakymas į karių būsto bėdas

„Savaime gydantis“ betonas: DARPA atsakymas į karių būsto bėdas

Įpjovus, jūsų oda užgyja pati. Betoninis tiltas ar pastatas, patyręs paviršiaus pažeidimus, negali to padaryti. Tačiau nauja gynybos pažangių tyrimų projektų agentūros (DARPA) pastanga suteikti konkrečių „savaiminio gydymo galimybių“ siekia tai pakeisti.

Iniciatyva, biologiškai įkvėpta senų betoninių konstrukcijų restauracija (BRACE), sukurs „kraujagyslių struktūras“ betone ir suleis skystas „gydomąsias medžiagas“, kurios tekės per konstrukcijas, kad įtrūkęs ir byrantis betonas taptų vientisas. Kartu su tuo projektu bus sukurtos naujos sistemos, skirtos šioms naujoms sistemoms prižiūrėti ir numatyti, kiek laiko jos veiks.

Tai labai panašu į tai, kaip mūsų kūnai atstato audinių pažeidimus: kraujagyslės pumpuoja kraują į žaizdą, o kraujyje yra ląstelių, kuriose yra deguonies, baltymų ir kitų medžiagų, skatinančių naujų audinių augimą. DARPA pripažino panašumą pranešime spaudai, kuriame BRACE pavadino „biologiniu įkvėpimu“ atkuriant seną ir vis blogėjančią infrastruktūrą.

„Įkvėptas kraujagyslių sistemų, palaikančių nuolatinį daugialąsčių organizmų ir ekosistemų taisymą, BRACE sukurs metodus, kaip integruoti gydomąją „kraujagyslę“ ilgalaikiam žalos taisymui ir prevencijai“, – rašoma pranešime.

BRACE veiks 4,5 metų ir šiemet ieškos partnerių, o virtuali pasiūlymų teikėjų diena potencialiems siūlytojams vyks balandžio 13 d.

Naujas požiūris į istorinę problemą

JAV kariuomenė turi daug betono, kurį reikia išgydyti. Armijos, oro pajėgų, karinio jūrų laivyno ir jūrų pėstininkų pastatai ir infrastruktūra turi nuolatinių priežiūros problemų ir susiduria su dešimčių milijardų dolerių vertės neatliktų remontų darbais. Gyvenimo sąlygos baziniuose būstuose prastėjo daugelį metų, o laivų statykloms, orlaivių angarams ir kilimo ir tūpimo takams padaryta žala yra tokia didelė, kad dėl to oro pajėgų ir karinio jūrų laivyno misijos atsilieka.

Problemos dalis gali būti per pastarąjį dešimtmetį sumažintas finansavimas karinėms statyboms ir būstui. Amžius yra kitas dalykas, nes daugelis šių įrenginių datuojami Antrojo pasaulinio karo laikais ar anksčiau. Laikas ir elementai daro savo.

Visas šias senas struktūras nugriauti ir statyti naujas būtų milžiniškas ir nepaprastai brangus reikalas. BRACE inžinieriai tikisi, kad jie galės sutaupyti laiko ir pinigų, nes esamos konstrukcijos tarnaus ilgiau.

„Šiandien DoD paveldėjo ir remiasi daug betoninės infrastruktūros iš 1940-ųjų ir 1950-ųjų, kurios negali būti lengvai pakeistos“, – sakė dr. Matthew J. Pava, BRACE programos vadovas, DARPA pranešime spaudai. „Jei pasiseks, BRACE programa užkirs kelią naujiems pažeidimams, sutrumpins remonto laiką ir sumažins priežiūros išlaidas, tai leis pailginti infrastruktūros tarnavimo laiką.

Biologija pagrįsti sprendimai

Kai kuriuos skaitytojus gali nustebinti tai, kad biologija gali būti įkvėpimas naujam betono taisymo būdui, bet taip neturėtų būti. Žmonių inžinieriai ir dizaineriai daugelį metų sprendžia problemas, mėgdžiodami gamtos pasaulyje aptinkamas sistemas ir formas.

Ši praktika vadinama „biomimika“. Taip atsirado „Velcro“: išradėjas George’as de Mestral’as sukūrė pasaulinio garso klijų idėją po to, kai vieną vakarą pašalino nuo savo šuns kailio atplaišas ir iš arti juos apžiūrėjo, kodėl jie tokie lipnūs.

Biomimikrija taip pat išsprendė švarios energijos ir tvarumo problemas. 2004 m. britų ir JAV mokslininkai pastebėjo, kad banginių pelekai turi mažus iškilimus, kurie sumažina pasipriešinimą ir padidina didžiųjų žinduolių plaukimo greitį. Tyrėjai nukopijavo šį dizainą ant vėjo turbinų mentes ir labai padidino vėjo energijos gamybą.

O 2012 m. Zimbabvės architektas suprojektavo pastatą Eastgate Center, kuris šildymui ir vėsinimui naudoja 90 % mažiau energijos nei panašaus dydžio pastatai. Kaip jam tai pavyko? Tirti termitų piliakalnių aušinimo tunelius.

„Biomimicry“ turi gerbėjų DARPA. Agentūra jį pritaikė kelioms gynybos reikmėms, be savaime gyjančio betono:

  • 2019 m. DARPA pradėjo vabzdžių smegenų tyrimą, kad gautų užuominų, kaip sukurti geresnes dirbtinio intelekto programinės įrangos sistemas.
  • Augalai jaučia ir reaguoja į aplinkos dirgiklius. DARPA Advanced Plant Technologies tiria inžinerinius augalų genomus, kad jie aptiktų spinduliuotę, cheminės kovos medžiagas ir patogenus ir į juos reaguotų.
  • Mažų dronų būriai gali būti efektyvesni nei vienas ar du dideli. Siekiant įvertinti, kaip jie visi skris kartu, DARPA OFFSET programa tiria paukščių ir vabzdžių spiečių modelius.

JAV kariuomenės besiplečiančios infrastruktūros atkūrimas tam tikra prasme yra efektyvumo problema: kaip padaryti daugiau su jau turimomis struktūromis. Ir gali būti geresnio efektyvumo mokytojo nei gamtos pasaulis. Gamta jau milijardus metų verčia sistemas veikti efektyviai, ty evoliucija.

Tiesa, betonas nėra natūrali medžiaga. Tačiau DARPA aiškiai teigia, kad tai, ką gamta gali padaryti su gyvais kūnais, mes galime padaryti su pastatais.

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.