Un nou estudi dut a terme per la Universitat Tècnica de Viena (Àustria) i la Universitat d’Oslo (Noruega) demostra que l’ús de nanopartícules és molt útil per salvar edificis històrics. En un article publicat a la revista ‘Langmuir’, de la Societat Química Americana, els investigadors expliquen com aquesta tecnologia reforça la pedra calcària, un dels materials de construcció més emprats en edificis antics.
Un material que s’esmicola amb el temps
La pedra calcària és un material fàcil de treballar però que, com s’ha vist clarament, no suporta bé el desgast del pas del temps. Està format de minerals de calcita que estan enllaçats entre ells d’una manera relativament feble, cosa que explica per què algunes parts de la pedra es desfan i cauen a mesura que passen els anys. Això, és clar, fa que el seu manteniment i restauració siguin molt costosos.
No obstant això, com han demostrat aquests investigadors, és possible augmentar la seva resistència mitjançant un tractament amb unes partícules especials de silicat. Aquesta tècnica ja s’està fent servir, però quin és el procés que es produeix dins les pedres i quines nanopartícules són les més adients per fer-ho no havia estat clar fins ara. Gràcies a experiments amb el sincrotró DESY, a Hamburg, i observant mostres al microscopi a Viena, s’ha pogut veure.
El secret d’una tècnica per reforçar els edificis
Es fa servir un líquid, una suspensió, on les nanopartícules suren lliurement. Quan és aplicat a la roca, la seva part aquosa s’evapora, i les nanopartícules formen ponts estables entre els minerals de calcita. Això dóna a la roca calcària una estabilitat extra, reforçant-la. Això passa mitjançant un tipus de cristal·lització molt especial.
Normalment, un cristall és una distribució regular d’àtoms individuals, però les nanopartícules també poden formar les mateixes estructures, formant el que s’anomenen cristalls col·loidals. Quan s’assequen a la roca calcària, les nanopartícules de silicat formen aquest tipus de cristalls, creant noves connexions entre els minerals i augmentant-ne la duresa.
Una manera de salvar el patrimoni històric
Els investigadors van poder veure aquest procés de cristal·lització en detall gràcies al sincrotró, que pot generar raigs X extremadament potents. Això va ser molt important per entendre de què depèn la força dels enllaços que es formen. Fent servir nanopartícules de mides i concentracions diferents, es van adonar que el primer factor és el que té més importància a l’hora d’optimitzar el reforç del material.
L’ús d’un microscopi especial d’interferència també va ser essencial per mesurar la força adhesiva creada pels cristalls col·loidals. Així és com els investigadors van concloure que, com més petites les nanopartícules, més poden reforçar la cohesió entre els grans de mineral, creant més punts d’enllaç entre els cristalls col·loidals i els grans de mineral i augmentant la força amb què estan units. Pel que fa a la concentració de partícules, també té importància, ja que canvia el procés de cristal·lització.
Gràcies a aquests descobriments, els processos de restauració d’edificis històrics podrien fer-se molt més eficients i aconseguir conservar molt millor i durant molts més anys el patrimoni històric de tot el món.
