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厉害了!新西兰全球首创能“自愈”的马路

作者: RyRy 日期:2018-04-23 16:52:37 阅读:  来源:天维网编译
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【天维网 新西兰微财经 据Stuff】怀卡托大学研究人员开发出带“自愈”功能的水泥。

 全世界的水泥马路都有一个通病:怕裂——

 


一段修好的路出现裂缝以后,交通部门就需要及时修理。

如果置之不管,重型机车碾压一段时间后,裂缝就会扩大为坑洞,最终整块路面都要重新浇灌,

而每年全世界道路维护的开销,是一个天文数字……别急——新西兰人竟然研究出了一个好办法,能够让开裂的水泥路自愈。

Aydin Berenjian博士(右)以及博士生Mostafa Seifan来自新西兰怀卡托大学。这两天,新西兰媒体纷纷报道两人发明了“自愈水泥”的事情:

 


两人经过4年的研究,发明了这种带自愈功能的水泥,据两人解释,这是一种可“固态发酵”的水泥,并且用到了纳米技术。


研究者解释说,“这个过程叫做固态发酵,本质上和食品中的发酵过程原理相通。”

在食品发酵中,关键的元素是细菌+水,当有一定比例水的参与以后,酵母菌就可以使用面粉(作为营养),于是发酵按照一定的节奏开始下去:

 


于是,两位研究人员想到一个奇葩的办法,如果在水泥中加入一种介质,再加入一种微生物。并设定只有在水泥开裂的情况下,接触到水和空气才会起作用,是不是就有解决方案了?

顺着这个思路,他们先是研究了酸类和酒精类的介质,最后,他们把研究的重点放在了生化矿物(biomineralisation)上,并主要研究在生物体构成中起重要作用的碳酸盐类矿物盐。

 


有了介质接着还是微生物。他们将细菌固定在铁基纳米粒子中,使得细菌既有更强的活性,又可以耐受恶劣的环境——被封在水泥里,在被封闭的状态下,它们是很难繁殖的。

 


由于细菌在铁基纳米粒子中,又被封闭在水泥里,它们没有死,只是缺少复活的环境,并稳定地处在冬眠的状态。


因为这些细菌在封闭状态下没有营养,也无法和碳酸盐发生反应,但是一旦道路开裂,情况就不同了。


开裂的道路提供了水和空气,固态发酵被激活,加上水泥中含有的碳酸盐介质,类似于珊瑚的碳酸盐物质就围绕裂缝形成了,显微镜下,细菌会有这种变化:


“当裂缝发生时,这种物质也开始产生,我们说的是碳酸钙。对它们来说是一次新陈代谢反应,对道路使用者来说是道路‘自愈’了。”

研究者公布了自愈前后的水泥样貌,这样的自愈需要28天。在初次的成功之后,他们十分兴奋。


前景是广阔的。这种生物盐的科技还可以用到许多结构中,不仅仅是水泥。

Berenjian博士说,这一科技潜在地可以运用到多种工业环境,比如在石油行业,管道或者油罐裂缝经常造成严重的经济损失和生态灾难,今后也可以考虑矿物盐和微生物进行裂缝修复。

不过如今,还有一个难题摆在面前:如何降低成本。


如果要在全世界的道路中普遍使用,成本必须要降到可以忽略不计的地步。研究者在这方面,还有不少路要走,但是这次研究所带来的潜力,已经很让人兴奋了。

“我们还有很多事可以做,我们的成果会全面地回顾并发表。我们相信这对其他材料、工业和在全球的使用方面,都有巨大的潜力。”

实测还在不断进行中……


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