Самовосстанавливающийся бетон заделывает трещины с помощью бактерий

Теперь исследователи из Университета Дрекселя продемонстрировали тип самовосстанавливающегося бетона с «биоволокнами», которые используют бактерии для заделывания трещин по мере их образования.

Бетон прост в изготовлении, он прочен и в идеальных условиях долговечен. Но, конечно, реальный мир редко соответствует идеалам, поэтому бетон постоянно подвергается атмосферным воздействиям, которые могут привести к появлению трещин. Именно тогда начинаются настоящие проблемы: колебания температуры приводят к расширению трещин, а влага запускает различные процессы, которые могут разъедать бетон.

Таким образом, бетонные конструкции нуждаются в постоянном обслуживании, что может быть дорогостоящим и неудобным, а также увеличивать (и без того большое) воздействие производства этих материалов на окружающую среду. Поиск способов замедлить это ухудшение может избавить от многих головных болей.

Именно здесь на помощь приходит BioFiber от Drexel. Эти полимерные волокна не только действуют как физическое усиление, но и выполняют важную двойную функцию в качестве механизма самовосстановления. Волокна покрыты слоем гидрогеля, который содержит эндоспоры – спящие формы бактерий, способные выдерживать экстремальные условия, а затем возрождаться, когда ситуация становится более комфортной. Затем слой гидрогеля покрывают тонкой полимерной оболочкой.

Бетон BioFiber можно использовать, как и любой другой, но его секретная суперсила становится очевидной только позже, когда и если он треснет. Когда вода достигает BioFiber, гидрогель расширяется и вырывается из оболочки, выталкиваясь к поверхности. При этом дремлющие бактерии пробуждаются и начинают питаться углеродом и кальцием из окружающего их бетона. При этом образуется карбонат кальция, цементирующий материал, который заполняет и латает трещину.

«Это захватывающее развитие в продолжающихся усилиях по улучшению строительных материалов, используя вдохновение природы», — сказал Амир Фарнам, ведущий исследователь команды. «Каждый день мы видим, что наши стареющие бетонные конструкции получают повреждения, которые снижают их функциональный срок службы и требуют дорогостоящего серьезного ремонта. Представляете, они могут исцелить себя? В нашей коже наши ткани делают это естественным путем через многослойную волокнистую структуру, наполненную нашей самовосстанавливающейся жидкостью – кровью. Эти биоволокна имитируют эту концепцию и используют камнеобразующие бактерии для создания устойчивого к повреждениям живого самовосстанавливающегося бетона».

Хотя время заживления может варьироваться, команда утверждает, что BioFiber, похоже, способен залатать трещины всего за день или два. Предыдущие исследования показали, что самовосстанавливающийся бетон наполнен бактериями, но одна из главных проблем заключалась в том, как сохранить микробы живыми в течение длительного времени, сохраняя при этом бетон неповрежденным. Решением может стать использование спящих эндоспор, заключенных в гидрогель под защитной полимерной оболочкой.

Еще предстоит много работы, но исследователи говорят, что бетон BioFiber может в конечном итоге помочь снизить требования к техническому обслуживанию зданий, а также выбросы CO2 при производстве бетона.

NewAtlas

Спасибо, что читаете «Капитал страны»! Получайте первыми самые важные новости в нашем Telegram-канале или Вступайте в группу в «ВКонтакте» или в «Одноклассниках»