沙子结合活细菌,科学家开发出能增生的“活混凝土”

由1块混凝土砖变成2块、2块变成4块、4块变成8块……科学家们最近将沙子结合活菌,开发出一种可以自我增生的“活混凝土”。研究人员表示,虽然新材料不会在短期内自己建出一栋房屋,但它可在建筑受损时自我修复。

工程活体材料(engineered living materials,ELM)为一新兴研究领域,科学家将生物(通常是细菌)添加到无生命材料中,让原本是死物的材料能感知环境、甚至做出应对反应,近年来,研究人员已创造出可感应压力、光、杀死有害细菌等各种工程活体材料。

2018年时,美国罗格斯大学材料科学家Ring Luo团队也将混凝土和一种称为里氏木霉(Trichoderma reesei)的真菌混合,当墙面未被破坏时,这种真菌会处于休眠状态,然而当墙面出现裂缝、水气与空气流入,休眠的真菌就会醒来,消能耗量然后沉淀碳酸钙,慢慢修补裂缝。

最近,科罗拉多大学波德分校材料科学家Wil Srubar团队将沙子结合聚球藻(Synechococcus)与明胶,发现也能将混合物转变为固体砖块,并且还能进一步增生。

聚球藻这种蓝细菌会进行光合作用,吸收阳光、营养物质和二氧化碳吐出碳酸钙,研究人员将包含聚球藻的液体与明胶、沙子混合倒入模具,冷却后明胶凝固形成胶状“支架”支撑细菌生长,而碳酸钙将软黏物质转变为较硬的矿物质。

更特别的是如果将新形成的砖头劈成两半,然后添加一些新的沙子、明胶、营养素,细菌生命力之强可以继续在6小时内让砖头长回原尺寸,实验中,研究团队让1块母砖增生至8块。

Wil Srubar表示,希望这种工程活体材料可以应用在未来的火星建筑上,探测器无法携带大量建筑材料,但可以携带细菌培养物,与当地砂土混合后本地硬化成房屋。新论文发布在《Matter》期刊。

(首图来源:科罗拉多大学波得分校)