Pounamu, piatra ultra-rezistentă care ar putea inspira materiale pentru explorarea spațială
Natalia Seliutina, doctorandă în geologie, studiază de ce pounamu — cunoscut și ca jad nefrit sau piatră verde — este unul dintre cele mai rezistente materiale naturale de pe Pământ. Descoperirile sale ar putea contribui la dezvoltarea unor materiale noi, rezistente la coroziune, utilizate în explorarea spațială.
Traseul cercetătoarei a pornit din Siberia, la temperaturi de minus 30 de grade, și a continuat în atelierele de cioplit din Ōtepoti și la acceleratoarele de particule din Taiwan. Ea a ajuns în Noua Zeelandă atrasă de oportunitatea de a face un doctorat despre jadul nefrit. „Când am văzut că există o oportunitate de a face un doctorat despre jadul nefrit, am fost încântată. Combină un interes personal cu o întrebare avansată de știința materialelor”, a declarat ea.
Cercetătoarea studiază microstructura și proprietățile mecanice ale pietrei. „Proiectul-cadru este despre tenacitatea pounamu. Este extrem, excepțional de tenace. Este unul dintre cele mai tenace materiale naturale care au existat vreodată”, a explicat Natalia Seliutina. Ea încearcă să identifice ce anume determină această tenacitate unică, presupunând că răspunsul implică o combinație de parametri.
În 2024, cercetătoarea a vizitat Centrul Național de Cercetare prin Radiație Sincrotron din Taiwan, unde a folosit un accelerator de particule pentru a studia pounamu. „Un accelerator de particule îți permite să privești materialele cu precizie și să explorezi structura moleculară și cristalină. Jadul nefrit are granule foarte mici, ca niște ace de câteva ori mai subțiri decât firul de păr”, a spus ea. A fost primul studiu sincrotron al microstructurii jadului nefrit, iar utilizarea pounamu a fost deosebit de importantă.
Ideea cercetării nu a venit din mediul academic, ci de la cioplitorii de pounamu. „Supervizorul meu, dr. Simon Cox, are un interes personal pentru pounamu. A petrecut mult timp cu diferite iwi din Insula de Sud, iar de multe ori se punea aceeași întrebare: de ce este pounamu atât de tenace? Întrebarea inițială a fost pusă de Māori, nu de oamenii de știință”, a relatat Natalia Seliutina.
În octombrie anul trecut, cioplitori din toată Aotearoa au fost invitați la un atelier în care cercetătorii și cioplitorii au făcut schimb de cunoștințe. „Vă pot spune lucrul care m-a șocat cel mai mult. Le-am cerut cioplitorilor să claseze bucățile de pounamu în funcție de ce considerau că este cel mai bun pentru cioplit, iar alegerile lor s-au potrivit aproape perfect cu evaluarea mea privind rezistența la fractură. Fără niciun test fizic. Singurul raționament folosit a fost experiența, simțurile, sentimentele lor și mātauranga — cunoașterea tradițională”, a povestit ea.
Cercetarea sa îi ajută și pe cioplitori. „Cioplitorii au avut multe întrebări despre cum funcționează sistemele de fisuri, pentru că poți avea o bucată mare de pounamu care arată bine pe dinafară, dar poate fi crăpată în interior. Am descoperit că, trimițând unde sonore prin material, de obicei putem prezice câte impurități conține. I-ar putea ajuta pe cioplitori să evalueze materialul astfel încât să aibă mai puține pierderi la cioplit”, a adăugat cercetătoarea.
Mineralul amfibol din pounamu nu este deosebit de puternic, dar pounamu este unic prin structura sa fibroasă. „Fibrele acționează adesea ca sisteme de armare în materiale. Pounamu este similar cu ceramica pe care o produc oamenii, unde unele fibre sunt îndoite și interblocate. Se întâmplă ceva când amfibolul se unește în aceste structuri și devine aproape indestructibil”, a explicat Natalia Seliutina.
O înțelegere mai profundă a pounamu ar putea ajuta la dezvoltarea unor materiale noi, cu rezistența la coroziune a ceramicii și rezistența la fractură a metalului. „Dacă înțelegem cum funcționează, atunci asta poate ajuta semnificativ la îmbunătățirea înțelegerii noastre din știința materialelor. Ar putea contribui la dezvoltarea unor materiale noi, rezistente la coroziune, care ar putea fi folosite în spațiu”, a spus ea.
Rezultatele cercetării au fost publicate în New Zealand Journal of Geology and Geophysics, sub titlul „Mechanical Properties and Fracture Behaviour of New Zealand Nephrite Jade (Pounamu): Implications for Fibre-Toughening Mechanisms in Amphibole Monomineralic Rocks”.
