荷蘭科學家研發的自我修復混凝土即將上市
能制造出石灰石的細菌膠囊被嵌入了混凝土中。(荷蘭代爾夫特科技大學)
人如果斷了腿骨,最終都會長好的。成骨細胞會生產礦物質,形成新的骨結構,將破碎的骨成分重新粘合到一起。
微生物學家亨克·楊克斯(Henk Jonkers)就想,為什么建筑物不能自己愈合呢?
楊克斯在荷蘭的代爾夫特科技大學工作,他受到人類身體的啟發,創造出了可自行愈合的混凝土。他把包含可生產石灰的細菌連同乳酸鈣一同嵌入混凝土塊中,而這些細菌要么是嗜堿芽孢桿菌Bacillus pseudofirmus,要么是巴氏芽孢八疊球菌Sporosarcina pasteurii。若是混凝土裂開了,空氣以及水分會促使細菌覓食那些乳酸鈣。這些細菌將乳酸鈣變成了方解石(石灰石里的一種成分),這樣就把裂縫修復好了。
這一創新,將會解決世界上最普 遍的建筑材料——混凝土長久以來存在的問題。混凝土在施工過程中常會出現小裂縫。這些裂縫不會立即影響建筑的結構穩定性,但會引起滲水的問題。滲水最終會 腐蝕混凝土中的鋼筋,最后將造成建筑倒塌。有了自我愈合的技術,這些小裂縫便能即刻得到修補,延緩未來的漏水現象,并降低隨之而來的維護的高昂費用。細菌 會在混凝土中保持休眠長達200年,這遠遠長于多數現代建筑的壽命。
楊克斯已在一所救生站實地測試了這種混凝土,因為救生站很容易受到大風大浪的沖擊和損害。據他說,這座建筑自2011年以來一直密不透水。這一發明最近還使楊克斯獲得了歐洲發明大獎(European Inventors Award)的提名, 6月11日在巴黎的頒獎典禮上將宣布獲獎名單。
今年,這項技術將首次上市,并以三種獨立產品出現:自行愈合的混凝土,處理混凝土的研缽,以及液體修復介質。遺憾的是,這項技術花費仍然相當高,每平方米大概要花30-40歐 元。這也意味著,一開始,只有那些滲水和腐蝕很嚴重的建筑項目(比如地下和水下建筑物)才有實力使用這個技術了。細菌生產方解石所需的乳酸鈣也很貴,這也 是一個問題,但楊克斯及其團隊正在研究更便宜的以糖為基質的替代物。而且,隨著對這種混凝土的需求增長,價格就會下降。
亨克·楊克斯,代爾夫特科技大學的微生物學家。
楊克斯說道:“我們最近正在提高生產量,我們期待著,到2016年年中能大量生產這一自行愈合的材料。“
其他一些自我修復的混凝土也都在研發過程中。在英國,巴斯、卡迪夫和劍橋大學的研究人員,也在研發與楊克斯的混凝土類似的可以填補裂縫的材料,他們希望能用這種混凝土鋪設公路,或建造其他一些建筑。他們估計,這一材料能降低成本達50%。麻省理工學院的科學家正在研究另一項混凝土自我修復系統,它可以利用陽光來激發聚合物微囊,這種物質可以填補裂縫。密歇根大學的一位工程師則研發出了一種具有超細纖維的混凝土,它不會裂開,卻能彎曲自如,如果真的裂開了,其內部材料也會延展,并用碳酸鈣來重新固定自己。
這位工程師名叫維克多·李(Victor Li),他說,他所研發出的這類產品有一個優勢,即它們確實能恢復混凝土承重的能力,而不僅是用可愈合的產品來填補裂隙而已。他說:“我期待著自行愈合的混凝土這幾年就能投入使用。”
混凝土生產在全球的碳排放中占據5%的量,而因為城市化發展,全球對混凝土的需求在過去十年中也翻了一倍。因此任何能使混凝土建筑更長久屹立的技術,都不僅會降低資金投入,也會降低碳足跡。看起來,綠色建筑的未來可能取決于混凝土了。
編輯:徐潔
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