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科学家开发出能在24小时内修复自身裂缝的混凝土材料

2021-06-16 09:11:13来源:cnBeta 阅读量:7956

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  【重工机械网 科技动态】据外媒报道,混凝土有着大量的碳足迹,因此提高其性能并使其更持久的技术可能对环境有深远的好处。为此,这带来了自我修复混凝土的发展,据悉这种混凝土可以修复自身的裂缝。现在,科学家们展示了这种材料的一种令人兴奋的新形式,其利用的是人类血液中的一种酶。
 
  混凝土中形成的微小裂缝可能不会立即对建筑结构的完整性构成问题,但随着水的渗入、裂缝的扩散就会损害建筑的强度。自修复混凝土的理念是在裂缝还很小的时候就介入这一过程,它可以将材料密封起来,这样做不仅可以防止灾难性的倒塌还可以防止昂贵的维护或结构的完全更换。
 
  多年来,这一研究领域已经出现了各种潜在的解决方案。我们已经看到了自己包装水玻璃愈合剂的版本,一种以细菌生产特殊胶水来粘合这些裂缝为特征,另一种则用真菌来填补裂缝。尽管前景看好,但伍斯特理工学院的科学家们想出了一种他们认为更便宜甚至更有效的解决方案。
 
  该团队从人体中寻找灵感,更具体地说,是由于红细胞中一种叫做碳酸酐酶(CA)的酶能迅速将细胞内的二氧化碳转移到血液中。
 
  研究作者Nima Rahbar表示:“我们从自然界中寻找触发二氧化碳转移快的因素,那就是CA酶。”“由于我们体内的酶反应速度惊人,它们可以作为一种修复和加固混凝土结构的有效机制。”
 
  为此,该团队将CA酶添加到混凝土粉中然后再混合和浇铸。当混凝土中形成一个小裂缝时,这种酶能跟空气中的二氧化碳相互作用产生碳酸钙晶体,碳酸钙晶体模仿混凝土的特性并迅速填满裂缝。
 
  通过测试,科学家们证明了他们的掺杂混凝土可以在24小时内修复其毫米级的裂缝。该团队表示,这是对之前使用细菌进行自我愈合的技术的一个显著改进,后者显然更加昂贵,甚至需要长达一个月的时间来愈合更小的裂缝。
 
  虽然从长远来看,混凝土吸收的二氧化碳量可能微不足道,但这种材料真正的环境潜力在于其潜在的寿命。Rahbar预测,这种自愈技术可以将结构的寿命从20年延长到80年,这减少了生产替代混凝土的需要,而这是一个众所周知的碳密集型过程。
 
  Rahbar说道:“修复传统混凝土同样也非常有益,这将有助于减少生产和运输额外混凝土的需要,这对环境有着巨大的影响。”
 
  原标题:科学家开发出能在24小时内修复自身裂缝的混凝土材料

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