科學家們開發(fā)了一種可以治愈自身裂縫的“活混凝土”

混凝土是一種出色的多功能材料，但它并非沒有局限性。材料科學家熱衷于尋找解決方法的最大問題之一是它的脆性?；炷粮緵]有很高的抗拉強度，這意味著它在壓力下容易開裂。

解決這個問題的一種方法是開發(fā)可以填充自身裂縫的混凝土，而一種新方法可能是靈丹妙藥。由德克薩斯A&M大學的機械工程師Congrui Grace Jin領導的團隊開發(fā)出了可以通過利用合成地衣的力量自愈的混凝土。

它改進了以前的嘗試研究人員表示，通過使用細菌制造自我修復的“活”混凝土，實現(xiàn)完全的自我可持續(xù)性。

“微生物介導的自修復混凝土已經(jīng)被廣泛研究了三十多年，”Jin 解釋道，“但它仍然存在一個重要的限制——目前的自我修復方法都不是完全自主的，因為它們需要外部營養(yǎng)供應，讓愈合劑不斷產(chǎn)生修復材料。

例如，使用細菌的方法可能需要人類手動噴灑營養(yǎng)物質(zhì)，以鼓勵生物體開始工作以修復受損的混凝土。在內(nèi)布拉斯加大學林肯分校 （University of Nebraska-Lincoln） 的 Nisha Rokaya 首次撰寫的一篇論文中，Jin 及其同事將這種方法更進一步。

地衣不是單一的生物，而是專性互惠互利的例子，即真菌和藍藻或藻類之間的共生伙伴關系。研究人員設計了一種定制的地衣，使用藍藻固定大氣中的二氧化碳和氮，以及一種絲狀真菌，吸引電離鈣并促進大量碳酸鈣的沉淀——碳酸鈣是制造蛋殼、海貝殼、珊瑚和白堊的材料。

在實驗室測試中，這些地衣能夠通過沉積大量碳酸鈣、將裂縫粘合在一起并防止其進一步擴散來治愈混凝土中的裂縫。它實際上與古羅馬自修復混凝土它使用化學反應產(chǎn)生碳酸鈣來修復混凝土。

與細菌方法不同，地衣不需要喂食：它只是閑逛，做自己的事情，不需要人類照顧。它需要進一步研究——研究人員接下來計劃看看地衣如何處理預先存在的裂縫——但它可能會提出一種方法來延長這種對人類生活方式至關重要的材料的使用壽命。

“結果表明，為自維持的混凝土修復創(chuàng)造穩(wěn)定的光養(yǎng)異養(yǎng)系統(tǒng)的潛力，”研究人員寫道，“同時利用兩個物種的能力，無需外源性營養(yǎng)供應。

研究結果已發(fā)表在今日材料通訊.

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