Investigadores de la Universidad de Princeton han dado un paso significativo en la ingeniería de materiales al desarrollar un nuevo tipo de concreto que es 5.6 veces más resistente al daño, en comparación con el concreto convencional. Inspirado en la arquitectura de la corteza ósea humana, el nuevo material utiliza un diseño de tubos huecos que mejora su resistencia a las grietas y evita fallos súbitos. El estudio, publicado  en la revista Advanced Materials, es obra de Reza Moini, profesor asistente de ingeniería civil y ambiental, y Shashank Gupta, candidato a doctorado.
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El diseño de tubos huecos dentro del cemento permite que las grietas sean atrapadas y retrasadas en su propagación, lo que resulta en un mecanismo de endurecimiento progresivo. En lugar de romperse de forma abrupta, el material puede soportar los daños de manera controlada.
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Para fabricar este innovador concreto, se utilizó impresión 3D para crear un molde tubular de polivinilo alcohol (PVA), que luego se convirtió en un molde de silicona de urethane. Posteriormente, se realizaron pruebas de flexión de tres puntos y de muesca en un solo borde para evaluar la resistencia a la fractura del material.
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El concreto tradicional es asociado con un alto costo ambiental, dado que su producción contribuye al 3% de las emisiones de gases de efecto invernadero a nivel mundial. Este nuevo concreto podría reducir la necesidad de reparaciones frecuentes, mejorando así su sostenibilidad ambiental.
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La estructura de los huesos humanos, en particular los componentes tubulares conocidos como osteones, sirvió de inspiración para el diseño de estos tubos huecos. Esta disposición permite que las grietas se desvíen y no se propaguen de manera catastrófica, imitando la forma en la que los huesos humanos absorben y distribuyen el daño.
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Además, los autores del estudio han introducido un nuevo método para cuantificar el grado de desorden en materiales arquitectónicos, permitiendo un diseño más preciso y efectivo del concreto.
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El desarrollo de este concreto se logró gracias a la financiación del National Science Foundation CAREER Award (2238992) y la CMMI Division Grant (ECI, 2129566).
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Con este avance, no solo se mejorará la durabilidad de las estructuras construidas con este material, sino que también se abren nuevas posibilidades para aplicar estos principios a otros materiales frágiles, aumentando su resistencia al daño.