@ 2015.05.15 , 10:11

荷兰科学家发明具有自我修复功能的混凝土

混凝土是世界上使用最广泛的建筑材料,自从古罗马人在大约2000年前用混凝土建造了万神庙起,我们就一直在寻找让混凝土更耐久的方法。不管混合和加固得多好,所有的混凝土最终还会出现裂缝,而在某些情况下,这些裂缝会导致建筑倒塌。

荷兰代尔夫特理工大学的微生物学教授Henk Jonkers解释说:“混凝土出现裂缝最大的问题在于漏水,水会从裂缝里穿过,流到地下室和车库里。此外,如果这些水沾到了钢筋,导致后者被腐蚀,那么就可能出现倒塌。”

不过Jonkers想到了一个全新的方法,来延长混凝土的寿命,他说:“我们发明了生物混凝土,这种材料可以利用细菌来自我修复。”这种生物混凝土在混合时和普通混凝土一样,但会加入一种额外的原料,也就是“修复剂”。它在混合的时候保持完整,只有在混凝土出现裂缝并有水渗入时才会溶解。

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Jonkers从2006年起就开始研究这种特殊的混凝土,他花了三年想出了解决办法,然而这中间也遇到了许多困难。他说:“需要找到能在混凝土这种极端环境下生存的细菌,因为混凝土类似于岩石材料,非常干燥。”混凝土碱性极强,而这些“修复”细菌需要休眠多年才会被水激活。

Jonkers选择了杆菌来完成这个任务,因为它们在碱性条件下生长良好,并可以产生芽孢,能在没有食物和氧气的条件下存在数十年。Jonkers说:“接下来的挑战是让这些细菌不仅能在混凝土里生存,还要产生修复物质,也就是石灰石。”

杆菌需要食物才能产生石灰石,糖是一种选择,然而把糖加进混凝土中会使之变得软而不结实。最终,Jonkers选择了乳酸钙,并把这种物质和杆菌一起包在用可降解塑料制成的胶囊中,然后在制作混凝土时加入胶囊。

当混凝土最终出现裂缝,水渗入就会将胶囊溶解。之后细菌就会繁殖并以乳酸为食,在这一过程中,钙离子和碳酸根离子就会结合形成碳酸钙也就是石灰石,将裂缝封住。

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Jonkers希望他的混凝土能够开启生物建筑的新时代,他说:“这是自然与建筑材料的结合,自然免费给我们提供了许多有用的东西。如果我们可以将它用到材料中,会受益良多,因此我认为这是一个很好的例子,是一个将自然和建筑环境相结合的新理念。”

本文译自 cnn,由译者 Ivy 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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