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“活混凝土”它并不是真正的自我修复,一旦结构化就无法成长

2020/01/20 13:29 来源:最新的科技资讯

“活着的混凝土”。它只是存在的一种,因为材料既可以是活的也可以是混凝土的,但实际上不能同时存在。它也不会自我修复。但是,这都不意味着该出版物没有任何价值,因为它确实表明该概念或多或少有效,并且它确定了许多需要进一步研究以使“活体混凝土”真正有用的领域。......

“活着的混凝土”。它只是存在的一种,因为材料既可以是活的也可以是混凝土的,但实际上不能同时存在。它也不会自我修复。但是,这都不意味着该出版物没有任何价值,因为它确实表明该概念或多或少有效,并且它确定了许多需要进一步研究以使“活体混凝土”真正有用的领域。

拉维达混凝土

混合生物和混凝土的想法并不像听起来那样奇怪。混凝土强度的一部分来自固化过程中形成的碳酸盐。许多生物也产生碳酸盐结构。其中包括一些非常坚固的结构,这些结构是蛋白质和碳酸盐的混合物,就像许多水生动物的贝壳一样。

因此,在涉及生物学的结构混凝土外围进行了大量研究。这主要涉及大量工作,试图弄清楚生物的外壳如何获得其令人印象深刻的特性。但这还包括生物可以形成结构性碳酸盐的想法,其中包括一些尝试使混凝土自愈,这要归功于嵌入其中的会产生碳酸盐的微生物。

这里的问题是混凝土的环境不能与任何活着的东西特别兼容。混凝土的初始凝固释放出大量的热量,并且在混凝土凝固后很长一段时间内,pH值仍然很高。因此,所有这些尝试都涉及寻找某种方法来保护事物的“活着”部分免受“具体”部分的侵害。

科罗拉多大学博尔德分校的一个团队完成了这项新工作,完全避免了具体问题。相反,它试图使生物产生的碳酸盐成为其材料的主要结构成分之一。它可以工作,但不是特别出色。

它还活着!

作者关注的第一步是找到合适的生物来生产碳酸盐。理想情况下,他们需要不需要太多照顾的东西-他们可以将其设置在自己的材料中,并暂时忽略它们。他们定居在一种称为Synechococcus的光合细菌物种上,这是一种蓝细菌。这样做的好处是不需要任何特殊的碳源来生产碳酸盐,因为它可以通过将二氧化碳从空气中抽出而得到所需的碳。蓝细菌还倾向于生活在水生环境中,因此许多物种都擅长从稀疏环境中生存下来。

混凝土通常是粘合材料和结构填充物的混合物。活的混凝土没有什么不同。为了填充,研究人员使用了一种便宜的材料:沙子。

这留下了重大挑战。碳酸盐的形成是一个缓慢的过程,因此,将蓝藻与沙子一起放置一段时间后,它们不会发挥任何结构性作用。那么如何将材料保持足够长的时间以形成碳酸盐呢?他们确定的答案很简单,而且肯定具有生物学上的相容性:明胶,这种材料用于制作柔软的果冻状食品。

研究人员将明胶和细菌以及悬浮的沙子混合在一起。这足以保持简单的结构足够长的时间,以使蓝细菌可以开始形成碳酸盐。

只要将混合物保持在50%或更高的环境湿度下,明胶就会吸收足够的水以维持维持细菌生命至少一周的水凝胶。蓝细菌的代谢活性也可以通过温度来调节。保持在略高于冰点的温度下,细菌的寿命更长,但不会沉积太多碳酸盐。将物体加热到室温以上,会有更多的碳酸盐,但存活率下降。

只要完成了足够的工作以使某些bug存活,作者就表明您可以从一种结构中拉出某些蓝细菌,并用它们来接种新的细菌。您可以至少通过三代结构来继续执行该过程。(可能更多,但您必须停下来写点纸。)

那么,为什么不那么令人兴奋呢?

这里最大的问题是,只要明胶保持水合,材料就会与果冻一起保持原状。蓝细菌根本不会在一周内产生足够的碳酸盐,从而无法使“混凝土”具有我们与实际混凝土相关的材料韧性。为了做的更好,实际上您必须将整个东西弄干,从而杀死细菌。当明胶变干时,它会形成蛋白质网,与蓝藻(方解石和石膏的混合物)形成的碳酸钙混合在一起。这将沙子粘合在一起,形成坚固的结构。

这就是为什么材料可以是活的也可以是混凝土的原因,但不能同时存在。这也是为什么它不是真正的自我修复材料的原因。它可以自我修复,但前提是保持软化,凝胶状。

围绕沙子的干明胶网将是相当坚固的材料。但是蓝细菌的存在将其抗断裂性提高了15%以上。它也可以承受低等级水泥的压力,尽管很大程度上取决于混合物中的沙子。无论如何,蓝细菌的存在使该材料比单独的明胶更坚固。这些数字中没有一个特别令人印象深刻,但是碳酸盐的数量很可能会随着时间的流逝而继续增加,而干燥材料的强度也会随之增加。

实际上,大多数工作都涉及一系列可能性。可能会选择蓝细菌,以使其对干燥条件产生更大的耐受性,因此它们在固化材料中的寿命更长。我们可能会增强的是碳酸盐的产生,以便在蓝细菌存活的同时产生更多的物质。我们可以用能形成坚固网眼的材料代替明胶,而水位仍然很高。当然,所有这些都基于一个未知数:我们不知道更多的碳酸盐是否会真正提高材料的坚固性。

所有这些使本文成为一个有趣的早期尝试,值得关注。但是研究人员确实需要更多地考虑如何进行这样的初步研究。本文中的任何地方都不存在“活混凝土”一词,实际上,作者指出,新材料“无意于广泛替代水泥材料”。但是,在所有这些头条新闻发布的新闻标题中,都有这句话。研究人员确实在论文中提到制造“活建筑材料”,但是目前尚不清楚使用这些材料在目前的发展状态下究竟可以建造什么。

编辑:俞垚伊

监督:0571-85871667

投稿:news@ccement.com

本文内容为作者个人观点,不代表水泥网立场。如有任何疑问,请联系news@ccement.com。(转载说明
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