科学家们开发了一种可以治愈自身裂缝的“活混凝土”

混凝土是一种出色的多功能材料，但它并非没有局限性。材料科学家热衷于寻找解决方法的最大问题之一是它的脆性。混凝土根本没有很高的抗拉强度，这意味着它在压力下容易开裂。

解决这个问题的一种方法是开发可以填充自身裂缝的混凝土，而一种新方法可能是灵丹妙药。由德克萨斯A&M大学的机械工程师Congrui Grace Jin领导的团队开发出了可以通过利用合成地衣的力量自愈的混凝土。

它改进了以前的尝试研究人员表示，通过使用细菌制造自我修复的“活”混凝土，实现完全的自我可持续性。

“微生物介导的自修复混凝土已经被广泛研究了三十多年，”Jin 解释道，“但它仍然存在一个重要的限制——目前的自我修复方法都不是完全自主的，因为它们需要外部营养供应，让愈合剂不断产生修复材料。

例如，使用细菌的方法可能需要人类手动喷洒营养物质，以鼓励生物体开始工作以修复受损的混凝土。在内布拉斯加大学林肯分校 （University of Nebraska-Lincoln） 的 Nisha Rokaya 首次撰写的一篇论文中，Jin 及其同事将这种方法更进一步。

地衣不是单一的生物，而是专性互惠互利的例子，即真菌和蓝藻或藻类之间的共生伙伴关系。研究人员设计了一种定制的地衣，使用蓝藻固定大气中的二氧化碳和氮，以及一种丝状真菌，吸引电离钙并促进大量碳酸钙的沉淀——碳酸钙是制造蛋壳、海贝壳、珊瑚和白垩的材料。

在实验室测试中，这些地衣能够通过沉积大量碳酸钙、将裂缝粘合在一起并防止其进一步扩散来治愈混凝土中的裂缝。它实际上与古罗马自修复混凝土它使用化学反应产生碳酸钙来修复混凝土。

与细菌方法不同，地衣不需要喂食：它只是闲逛，做自己的事情，不需要人类照顾。它需要进一步研究——研究人员接下来计划看看地衣如何处理预先存在的裂缝——但它可能会提出一种方法来延长这种对人类生活方式至关重要的材料的使用寿命。

“结果表明，为自维持的混凝土修复创造稳定的光养异养系统的潜力，”研究人员写道，“同时利用两个物种的能力，无需外源性营养供应。

研究结果已发表在今日材料通讯.

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