Графический реферат. Кредит: Материалы сегодня общение (2025). Doi: 10.1016/j.mtcomm.2025.112093
Представьте себе, что бетон заживает свои собственные трещины, как кожа человека, выздоравливающую от пореза. Это видение последнего исследования доктора Конгруи Грейс Джин, опубликованного в Материалы сегодня общениеПолем
Решая одну из самых постоянных и дорогих проблем в строительстве, Джин, доцент, доцент кафедры инженерных технологий и промышленного распределения, вдохновлял природу, чтобы разработать систему синтетических лишайников, чтобы позволить бетону самоотдачи.
Бетон является наиболее широко используемым строительным материалом на земле, но он легко страдает от опасного недостатка трещин. Эти трещины, большие или маленькие, могут привести к катастрофической структурной неудаче, как свидетельствуют обрушение здания, моста или шоссе.
Ключ к преодолению этой критической задачи заключается в понимании того, как конкретные формы и как использовать этот процесс. Бетон изготовлен путем смешивания измельченного камня и песка с порошкообразной глиной и известняком. Когда вода добавляется, комбинация укрепляется через химическую реакцию, называемую гидратацией. После установки он становится достаточно сильным, чтобы поддержать все, от 18-колесных транспортных средств до мостов до людей, живущих в высоких небоскребах.
Тем не менее, природные силы, такие как циклы замораживания-оттаивания, усадка сушки и тяжелые нагрузки вызывают трещины. Даже те, кто едва видны невооруженным глазом, могут позволить жидкостям и газам достигать встроенных стальных усилий, вызывая коррозию и ослабление конструкций.
Обнаружение трещин до того, как они угрожают жизни, является высоким уровнем ставок и дорогостоящей задачи, когда сша ежегодно тратят десятки миллиардов долларов на ремонт бетонной инфраструктуры. Расположение трещин в мостах и автомагистралях, которые постоянно используются, особенно сложно.
«Микроб-опосредованный самовосстанавливающийся бетон был тщательно исследован в течение более трех десятилетий,-говорит Джин,-но он все еще страдает от одного важного ограничения-ни один из нынешних подходов к самовосстановлению не является полностью автономным, поскольку они требуют внешнего снабжения питательных веществ для целебных агентов, чтобы постоянно производить ремонтные материалы». Например, после того, как инспекторы пройдут трудоемкий процесс размещения трещины, им может придется вводить или распылять питательные вещества в трещину, что не является практичным.
Решение Джина? Используйте силу систем лишайников, чтобы позволить бетону исцелиться без внешнего вмешательства.
Лишайник — это преуменьшенное присутствие в нашем повседневном мире, часто встречающееся цепляющимся за деревья и скалы. Его истинная красота заключается в его уникальной симбиотической системе грибов и водорослей, или цианобактерий, которые образуют самодостаточное партнерство, позволяя ему процветать даже в самых суровых условиях.
С этим вдохновением Джин и ее коллеги-исследователи, доктор Ричард Уилсон, Ниша Рокайя и Эрин Карр из Университета штата Небраска-Линкольн создали синтетическую систему лишайников, которая сотрудничает, как натуральные лишайки.
Их система использует цианобактерии, которые превращают воздух и солнечный свет в пищу, и нитевидные грибы, которые производят минералы, которые запечатывают трещины. Работая вместе, эти микробы выживают только на воздухе, свете и воде. Автономия этой системы отличает его от предыдущих бетонных усилий.
В лабораторных тестах эти пары микробов были способны расти и производить минералы, заполняющие трэнд даже в сложных условиях, таких как бетон.
Джин берет свою работу за пределы лаборатории, чтобы рассмотреть более широкие последствия. Она сотрудничает с профессорами из отдела социальных наук Техасского университета A & M, чтобы лучше понять восприятие общественности об использовании живых организмов в строительстве и этических, социальных, экологических и юридических вопросах.
Это исследование имеет далеко идущий потенциал и приложения. Бетон, который может исцелиться, может значительно снизить затраты на техническое обслуживание, расширить его долговечность и даже защитить жизни за счет повышения безопасности. Это также может оказать резкое влияние на всех областей устойчивого строительства, включая космическую инфраструктуру.
Больше информации:
Nisha Rokaya et al., Проектирование системы совместного культивирования диазотрофных цианобактерий и нитевидных грибов для потенциального применения в бетоне самовосстановления, Материалы сегодня общение (2025). Doi: 10.1016/j.mtcomm.2025.112093
Предоставлено Техасским университетом A & M
Цитирование: Cracking the Code: Система синтетического лишайника показывает потенциал для самовосстановления бетона (2025, 7 мая), извлеченные 8 мая 2025 года из этого документа подлежат авторским правам. Помимо каких -либо справедливых сделок с целью частного исследования или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только для информационных целей.
