科學家發明出可自我修復的活的混凝土

2023-03-30 04:04:16

混凝土是世界上最常見的建築材料, 打從兩千年前古羅馬時期用來建造萬神殿開始, 人類就不斷想嘗試讓混凝土更加耐用些。不管多麼小心地混合或者加強, 所有的混凝土最終都會崩裂, 在某種條件之下這種崩裂還可能引起坍塌. 荷蘭Delft 大學的Henk Jonkers 博士解釋道: " 問題在於混凝土中的小裂痕會引起洩漏"。

" 假如有裂縫產生那水就能夠通過-- 這可能發生在你家的地基, 停車間. 然後如果水份侵入到了鋼製加強結構體( 就是指鋼筋)那就會造成鏽蝕, 然後結構體崩塌". 現在Jonkers 博士有一種全新的方法來讓混凝土更長命些。

他說" 我們發明了生物混凝土, 這種混凝土可以利用細菌來自我修復。"

這種生物混凝土就跟一般的混凝土那樣地混合沒什麼不同, 不過他們加進了一種額外的物質-- " 修繕介質"。 這東西在混凝土進行混合時不會反應, 只有在固化之後發生裂縫了有水跑進來之後才會溶化而活化反應起來。

微生物學家Jonkers 在2006年時開始這項研究, 因為有個混凝土技術學家問他說有沒有辦法利用細菌來製造這種自我修復的混凝土。

Jonkers 花了三年時間來破解這個難題, 不過還有好些難搞的挑戰需得克服。" 你得讓這些細菌在混凝土裡面這麼難以生存下去的環境中存活, 這就是跟石頭一樣的材質, 很乾很乾。" 加上混凝土屬強鹼性, 這些"修復用" 的細菌可能還得等上好些年之後才可能有水進來引發反應。

Jonkers 選擇使用桿菌來擔當這個重責大任, 因為桿菌能在鹼性環境下蓬勃發展孢子, 並能夠在沒有食物跟氧氣的情況下存活數十年。

" 下個挑戰不只是讓細菌在混凝土中存活, 你還得讓它們能夠在混凝土裡面產生修復的材質--就是石灰石" Jonkers 如是說道。

要讓桿菌生出石灰石它們得要有食物來源.糖曾經是備選材料之一,可是把糖加進去之後混凝土會變軟變弱。 Jonkers最後選了鈣授乳乳酸鹽,把細菌跟這種授乳乳酸鹽封進可生物降解塑膠膠囊中,然後混進溼的混凝土裡。

當混凝土固化後最終還是有裂縫產生時水份進入就會開啟這些膠囊.細菌開始生長藉由授乳乳酸鹽為食增加菌落數量,在這過程中它們會把鈣跟碳酸鹽離子組合起來形成方解石,或者稱為石灰石,然後就會填滿這些裂縫。

現在Jonkers 希望這種混凝土可以開啟生化建築的新世紀。 " 這是把自然跟建築材料聯合起來, 大自然一直在供應我們免費的功能性材料, 在這個案例中就是會生產石灰石的細菌"。