U ljudskoj je naravi da slično veže sa sličnim. Tako ćemo fizičku ljepotu vezati s dobrotom, a ružnoću s iskvarenošću („grd kao lopov“). To dobro znaju oni koji promiču političke ideje ili žele što bolje prodati svoj proizvod. Sjećam se iz svog djetinjstva stripova i filmova o ustašama i partizanima: prvi su uvijek bili namrgođeni, ružni i grubi, a za druge bi se reklo da su netom izašli iz modnog salona, a ne iz šume. Ili, pogledajmo reklame. Sretna obitelj uživa u mazanju paštete na kruh ili – evo u mom susjedstvu – plakat s lijepom djevojkom u bikiniju koja pere auto dok joj se voda i pjena cijedi po oblinama.

Nije to tako samo s ljudima. Čitam u nekoj knjizi iz povijesti kemije kako su alkemičari mislili da je dijamant neuništiv: kad ga udariš, puca i čekić i nakovanj. Zašto baš tako? Zato jer je dijamant najtvrđa tvar (mineral) u prirodi, a do nedavno i najtvrđa tvar uopće. Pa kad je tvrd, onda mora biti i čvrst. Ili: teško je u prvi čas razumjeti da je led mogao razderati čeličnu oplatu Titanica. Zar to nije tvar koja se tako lako pretvara u vodu?

Postoje dakako mnoga mehanička svojstva, a ona ne moraju biti ni na koji način povezana – iako nam „intuicija“ kaže drugo. Staklo je otporno na kemikalije, ali se lako lomi, a ne podnosi ni naglu promjenu temperature. Guma je rastezljiva, ali nije ni tvrda ni čvrsta. Tako bi to bilo s materijalima koje je stvorio čovjek. No za razliku od čovjeka, priroda stvara materijale koji ujedinjuju više povoljnih mehaničkih svojstava. Kost i drvo otporni su i na tlak i na vlak, a ne nedostaje im ni elastičnosti. Zašto? Zato što su i kost i drvo kompozitni materijali, što znači da se sastoje od najmanje dvije tvari (drvo: lignin i celuloza, kost: hidroksiapatit i keratin). Školski, da ne kažem najbolji primjer takvog, kompozitnog materijala iz prirode je sedef, tvar od koje školjkaši grade svoje ljušture (školjke). Sedef se sastoji od listića kalcijeva karbonata (aragonita) slijepljenog organskom tvari. To mu daje 3000 puta veću žilavost od one koju bi imao da se sastoji samo od aragonita.

I eto: upravo je sedef poslužio kao inspiracija američkim znanstvenicima da naprave novu vrstu betona ili, bolje rečeno, novu vrstu građevinskog materijala. Njegov opis nalazimo u časopisu Advanced Functional Materials, u znanstvenom radu „Tough and ductile architected nacre-like cementitious composites“. Što se dakle krije iza „sedefu sličnom“ (nacre-like) kompozitu?

Riječ je zapravo o vrlo jednostavnoj tehnologiji. Prvo se izliju betonske ploče debele četiri milimetra, a zatim se slijepe milimetar debelim slojem silikona (PVS). I to bi bilo sve, da nije novine, novine koja približava njihov materijal prirodnom uzoru – sedefu.

Novina  je u tome da se prije lijepljenja silikonom na pločama laserom izbuše žljebovi tako da čine šesterokutnu mrežu. Oni ne moraju biti izbušeni do kraja, nego samo do dubine od tri milimetra. U tom slučaju nastaje „sedefu sličan užljebljeni kompozit“ (nacre-like grooved composite). Izbuše li se žljebovi do kraja, tako da se kompozit sastoji od šesterostranih listića sa svih strana povezanih silikonom, nastaje „sedefu sličan odvojeni kompozit“ (nacre-like separated composite). I na kraju, da bismo raščistili svaku nedoumicu, treba navesti i kompozit kojeg nije dotakla laserska zraka, „uslojeni“ (layered) kompozit.

Usporedba kompozita s lijevanim betonom (cast) jasno pokazuje razliku. Kompozitni materijal zaostaje čvrstoćom (strength) za betonom, no dobiva mnogo na rastezljivosti (ductile): može se rastegnuti i do 1,5 % svoje dužine a da ne pukne. Još se veća razlika vidi u žilavosti, kako do nastajanja pukotine (K_IC) tako i do potpunog pucanja (K_JC). Ukratko, betonu se povećava lomna žilavost 17, a rastezljivost 19 puta. Usporedba čvrstoće (σ) i lomne žilavosti (K_JC) „sedefastih“ betona s drugim materijalima, pokazuje da se po drugom svojstvu približavaju umjetnim polimerima i keramici.

Što nas čeka u budućnosti? Kuće koje će biti otpornije na potrese – kao da su napravljene od plastike. I doista su napravljene od plastike jer kompozitni materijal o kojemu je riječ zapravo je smjesa betona i silikona, a silikone također ubrajamo u plastične mase.

Nenad Raos je kemičar, znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, koji je radio do umirovljenja 2016. godine u zagrebačkom Institutu za medicinska istraživanja i medicinu rada (IMI). Autor je i koautor oko 200 znanstvenih i stručnih radova iz područja teorijske (računalne) kemije, kemije kompleksnih spojeva, bioanorganske kemije, povijesti kemije i komunikacijskih vještina u znanosti. Bio je pročelnik Sekcije za izobrazbu Hrvatskog kemijskog društva, glavni urednik Prirode te urednik rubrike Kemija u nastavi u časopisu Kemija u industriji; član je društva ProGeo-Hrvatska i Odjela za prirodoslovlje i matematiku Matice hrvatske. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Autor je 15 znanstveno-popularnih knjiga, među kojima je i „Kemija – muza arhitekture“, koju je napisao u koautorstvu s arhitektom Zvonkom Pađanom.