@ 2018.01.29 , 08:00

可自我修复的真菌混凝土

可自我修复的真菌混凝土
credit:123RF

宾汉姆顿大学和纽约州立大学的研究人员共同开发了一种新型真菌自修复混凝土,可以帮助修复老化混凝土的永久裂缝,这将有助于拯救美国破败的基础设施。

美国宾汉姆顿大学机械工程学助理教授Congrui Jin对混凝土进行了详尽的研究,他发现问题总是源于那些最细小的裂缝。Jin说道:“如果没有得到适当的修复,那些裂缝往往会进一步发展,最终将需要昂贵的代价来修复。如果这些裂缝扩展到钢筋,钢筋也会被腐蚀,因为它们暴露在水、氧气、二氧化碳以及可能存在的氯化物之下了,这可能会导致建筑物的结构失效。”

也就是说,这些裂缝可能会给基础设施带来巨大的、难以察觉的伤害。比如,核电站需要使用混凝土进行辐射防护,虽然重建结构能够取代老化的混凝土,但这只是一个短期的解决方案。 因为到了后面,更多的裂缝会再次出现。于是,Jin想知道是否有办法可以永久性地修复混凝土。

Jin 说道:“这个想法的灵感来源于人体自身治愈伤口、瘀伤和骨折的能力。对于受损的皮肤和组织,人体会吸收营养物质,这些营养物质可以产生新的替代品来治愈受损的部分。”

Jin与周光文教授、副教授David Davies还有副教授张宁一起合作。他们所组成的研究小组共同开始寻找“治疗”混凝土的方法,并最终找到了一个不同寻常的答案:一种叫做木霉菌的真菌。当这种真菌与混凝土混合时,它会一直处于休眠状态,直到第一道裂缝出现。

在混合过程中,真菌孢子和营养物质将被放入混凝土基质中。当裂缝产生后,水和氧气就会进入。有了足够的水和氧气,休眠的真菌孢子就会发芽、生长并沉淀碳酸钙,达到弥补裂纹的效果。当裂缝被完全填满后,最终就没有水和氧气可以进入了,真菌将再次形成孢子。如果后面再产生裂缝,孢子可能再次被唤醒。

目前,这项研究还处在起步阶段,最大的问题是真菌在混凝土恶劣环境中的生存能力。然而, Jin希望通过进一步的调整,让木霉菌能够有效地填补裂缝。对此Jin说道:“在向混凝土市场推出高效自修复产品方面,仍存在重大挑战。在我看来,进一步研究替代微生物,比如真菌和酵母,对自修复混凝土的应用极其重要。”

本文译自 techxplore,由译者 Lough 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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