用什么打造未來——自修復(fù)混凝土來了(來源: 新材料在線)

“用超吸收性聚合物填充的混凝土。當(dāng)出現(xiàn)裂縫時(shí)，水進(jìn)入使得超吸收性聚合物膨脹，可以阻止混凝土進(jìn)一步吸收水而擴(kuò)展裂紋”。

該種混凝土是作為一個(gè)叫做healCON的歐洲開拓者項(xiàng)目的一部分。開發(fā)自修復(fù)材料的這個(gè)想法很早就有，而且已經(jīng)有幾種材料被建議采用，雖然它們并沒有真正實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。去年，巴斯大學(xué)的研究人員們建議采用自修復(fù)混凝土，這個(gè)話題似乎得到一些反響。

Magnel混凝土研究實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)總監(jiān)Nele de Belie解釋說，抗?jié)B性是其關(guān)鍵因素：“你無法使得修復(fù)后的混凝土重新獲得受損前的強(qiáng)度，它已經(jīng)足夠堅(jiān)硬了。你需要做的是，重新獲得其對(duì)液體的密閉性和抗?jié)B性，從而可以維持更好的耐用性“。

大致上，將特殊聚合物添加到水泥混合物中，會(huì)使小裂縫愈合?？茖W(xué)家解釋為，小裂縫本身并不是很大的問題，而阻止其長(zhǎng)成大裂縫才是問題關(guān)鍵。“如果有一個(gè)小裂縫就立即開始修補(bǔ)，那么就沒有會(huì)長(zhǎng)大的風(fēng)險(xiǎn)。所以總結(jié)構(gòu)不會(huì)有失效的風(fēng)險(xiǎn)。我們要在問題足夠大之前阻止它”。

為了設(shè)計(jì)聚合物，該團(tuán)隊(duì)從大自然獲取靈感。生物系統(tǒng)如骨骼，皮膚或植物有探測(cè)損傷，并迅速修復(fù)它的能力。他們希望混凝土可以做到這點(diǎn)。不用說，這種自愈混凝土的潛力在很多方面是巨大的，例如在穩(wěn)定性、減少維護(hù)和維修成本等方面。

他們還嘗試了另一種方法，其中之一是使用了更加有機(jī)的方式實(shí)現(xiàn)自修復(fù)混凝土，即細(xì)菌。“這些細(xì)菌是我們從地球上其他與混凝土環(huán)境相似的位置分離出來的，”代爾夫特理工大學(xué)的一位生物學(xué)家Henk Jonkers說 。“條件之一是要像石頭一樣。其次是具備強(qiáng)堿性，即高PH值。這些細(xì)菌喜歡在這些條件下生長(zhǎng)。這些細(xì)菌是不致病的，不會(huì)對(duì)人類或環(huán)境造成損害”。

據(jù)介紹，這兩種方法均通過了最初的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試。例如，有細(xì)菌溶液時(shí)，一旦出現(xiàn)裂縫，細(xì)菌開始產(chǎn)生碳酸鈣將其填充。目前尚不清楚這種填充物是如何堅(jiān)不可摧的。接下來的步驟是，在大范圍的現(xiàn)實(shí)生活條件下測(cè)試該技術(shù)，測(cè)試不可入性，并最終進(jìn)行生命周期評(píng)估，看看它到底可以節(jié)省多少金錢和精力。“原始的成本將會(huì)增加。但是，如果你可以減少維護(hù)成本，增加結(jié)構(gòu)的使用壽命，那么在最后，這種自我修復(fù)還是會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)經(jīng)濟(jì)樂觀的遠(yuǎn)景”。