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沉积矿物质的微生物会产生类似混凝土的建筑材

发布日期:2020-01-23 16:11 访问次数:214

  生活是我们许多物质世界的核心。我们用木材制造2到4束光束,玉米制造乙醇,用棉花制造织物。但是砖头?现在,研究人员已经创建了一种混凝土形式,该混凝土不仅来自活物,而且在正确输入的情况下,还可以将一块砖变成两块,两块变成四块,四块变成八块。尽管这种新材料不会在短期内建造自组装房屋,但它很快就会导致建筑部件在受损时能够自我修复。活的混凝土甚至可以为火星上的宇航员提供一种使用当地材料和一些冒险微生物建造结构的方法。

  新的混凝土是对新兴的工程生活材料(ELM)领域的最新添加,在该领域中,生物(通常是细菌)被添加到无生命的材料中,以使它们能够感知,交流甚至响应环境。近年来,研究人员创建了可感知压力,杀死危险细菌和感知光的ELM。但是那些材料通常是在结构支撑物上生长的薄膜。

  对于这个项目,科罗拉多大学博尔德分校的材料科学家Wil Srubar和他的同事们希望将生活工程化为散装结构材料。为此,他们转向了Synechococcus属中的一个光合作用的蓝细菌物种。他们将蓝细菌与沙子和有助于保持水分和养分的水凝胶混合。这种混合物为细菌提供了结构支撑,随着细菌的生长,它们会沉积碳酸钙,类似于某些海洋生物制造贝壳的方式。干燥后,所得材料与水泥基砂浆一样坚固。“它看起来像是科学怪人类型的材料,” Srubar说。“这正是我们要创造的东西,它仍然存在。”

  在适当的条件下,包括相对较高的湿度,Srubar的生活材料不仅可以生存,而且可以繁殖。在研究人员将原始砖切成两半并添加额外的沙子,水凝胶和营养素后,蓝细菌在6小时内成长为两块全尺寸砖;经过三代(研究人员再次拆分砖块)后,他们有了八块砖块,他们今天在《物质》杂志上进行了报道。

  美国海军研究实验室的微生物学家和ELM专家Sarah Glaven说,利用自然过程来制造建筑材料是“有趣的”,并且潜在的应用令人着迷。“您能通过在沙子和明胶中播种细菌来在某处生长一条临时跑道吗?”

  Srubar希望结构性ELM也可以帮助宇航员冒险前往火星。即使航天器不能轻易携带所有建筑材料,宇航员也可以携带细菌培养物,以帮助他们将当地成分转化为硬化结构。这比带树苗并尝试在没有液态水和几乎没有大气的寒冷星球上种植树木要容易得多。

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