La infraestructura antigua del país requiere una inversión masiva. La Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles estima que EE. UU. Necesita gastar alrededor de $ 4.5 billones para 2025 para reparar las carreteras, puentes, represas y otra infraestructura del país.
Imagínese si los ingenieros pudieran construir estructuras con materiales que no se degradan con el tiempo. Investigadores de la Universidad de California, Irvine, han propuesto una nueva técnica de simulación que podría ayudar a los ingenieros a hacer exactamente eso.
Mohammad Javad Abdolhosseini Qomi, profesor asistente de ingeniería civil y ambiental, y el estudiante graduado de ingeniería Ali Morshedifard han desarrollado un método numérico para simular el proceso de envejecimiento molecular en materiales amorfos, como el concreto y el vidrio. Esta técnica podría ayudar a los investigadores no solo a mejorarentienden cómo los materiales se debilitan con la edad, pero también desarrollan materiales que mantienen su resistencia indefinidamente. Su trabajo aparece esta semana en Comunicaciones de la naturaleza .
Según los investigadores, el envejecimiento se origina a nivel atómico y molecular. Debido a esta escala minúscula, es casi imposible rastrear los cambios microscópicos durante largos períodos ". En la simulación por computadora de materiales, tendría que simular un billón de pasos de tiempo paracapturar solo un segundo de comportamiento. Eso ni siquiera nos acercaría a las escalas de tiempo relevantes para los fenómenos de envejecimiento, que están en el orden de años y décadas ", explicó Qomi.
En su técnica de marcha de tensión incremental, Qomi y su estudiante graduado someten la estructura molecular del material a fluctuaciones de tensión cíclica, y luego siguen la respuesta del material a tales perturbaciones. "El cemento hidratado está compuesto de glóbulos en forma de disco en la nanoescala.Por casualidad, encontramos que estos glóbulos se deforman gradualmente bajo una carga sostenida, pero la deformación se detiene después de un cierto período. También descubrimos que el comportamiento colectivo de los glóbulos da lugar a una deformación no asintótica, que creemos que está en el origen dearrastrarse en materiales cementosos. Fue fascinante ver los orígenes atómicos de la deformación viscoelástica y logarítmica bajo tensión constante ", dijo Morshedifard, autor principal del artículo.
Qomi y su equipo de investigación planean aplicar esta nueva técnica para explorar la relación entre la composición y textura de los materiales estructurales y su comportamiento dependiente del tiempo.
"La Administración Federal de Carreteras gasta más de $ 80 mil millones al año para reparar puentes que se degradan como resultado de fenómenos de envejecimiento", continuó Qomi. "Comprender cómo envejecen los materiales estructurales es el primer paso hacia el diseño de materiales de envejecimiento reducido que potencialmente puedenahorrar dinero a los contribuyentes "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Irvine . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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