自愈性真菌混凝土可以为不断崩溃的基础设施提供可持续的解决方案

2020-10-16 205真菌

由纽约州立大学宾汉姆顿大学的研究人员共同开发的自愈性真菌混凝土可以为不断崩溃的基础设施提供可持续的解决方案。它一种新的自修复真菌混凝土,可以帮助永久修复老化混凝土中的裂缝,并有助于节省美国不断崩溃的基础设施。

最小的裂缝

宾汉姆顿大学机械工程学助理教授Congrui Jin对混凝土进行了研究,发现问题出在最小的裂缝上。

金说:“如果不进行适当的处​​理,裂缝往往会进一步发展,最终需要昂贵的维修费用。” “如果微裂纹扩展并到达钢筋,则混凝土不仅会受到腐蚀,而且钢筋也会受到腐蚀,因为钢筋会暴露于水,氧气,可能的CO2和氯化物中,从而导致结构破坏。”

这些裂缝可能会给基础架构带来巨大的,有时是看不见的问题。一个潜在的关键示例是可能使用混凝土进行辐射屏蔽的核电站。虽然重建结构可以代替老化的混凝土,但这只是短期修复,直到出现更多裂缝为止。 Jin想看看是否有办法永久固定混凝土。

自愈性真菌混凝土可以为不断崩溃的基础设施提供可持续的解决方案

金说:“这个想法最初是由人体奇迹般地治愈伤口,瘀伤和骨折的能力所激发的。” “对于受损的皮肤和组织,宿主将吸收能够产生新替代品以治愈受损部位的营养素。”

金曾与宾汉姆顿大学的周光文教授和副教授戴维·戴维斯以及罗格斯大学的张宁副教授一起工作。团队一起开始寻找治愈混凝土的方法,并找到了一个不寻常的答案:一种名为里氏木霉的真菌。当这种真菌与混凝土混合时,它最初处于休眠状态-直到出现第一个裂缝。

“真菌孢子与养分一起在混合过程中被放入混凝土基质中。当发生龟裂时,水和氧气会进入其中。如果有足够的水和氧气,休眠的真菌孢子就会发芽,生长和沉淀。碳酸钙可以治愈裂缝。”金说。

“当裂缝完全填满,最终没有更多的水或氧气进入内部时,真菌将再次形成孢子。随着环境条件在后期变得有利,孢子可能会再次被唤醒。”

研究意义

这项研究(自愈性真菌混凝土可以为不断崩溃的基础设施提供可持续的解决方案)还处于早期阶段,最大的问题是真菌在恶劣的混凝土环境中的生存能力。但是,Jin希望通过进一步调整里氏木霉能够有效填补裂缝。

金说:“将有效的自修复产品带入混凝土市场仍然面临巨大挑战。我认为,进一步研究替代微生物(例如真菌和酵母)以应用自修复混凝土具有巨大的潜在重要性。”

引用

Binghamton University. "Self-healing fungi concrete could provide sustainable solution to crumbling infrastructure: New concept offers low-cost, pollution-free and sustainable approach to fixing concrete." ScienceDaily. ScienceDaily, 17 January 2018. www.sciencedaily.com/releases/2018/01/180117152511.htm.

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