“活”陶瓷利用细菌进行气体传感和碳捕获

苏黎世联邦理工学院的一个材料科学家和化学家团队开发了一种制造“活体”陶瓷的方法，该陶瓷可以检测少量甲醛并从空气中捕获二氧化碳。在《先进材料》杂志报道的他们的项目中，该小组开发了一种多步骤工艺，使细菌能够在陶瓷材料中生长

先前的研究表明，通过给生物膜、水凝胶和聚合物接种微生物，可以赋予它们逼真的特性。这导致了可用于提供治疗或降解毒素的材料的发展。在这项新的研究中，研究小组用陶瓷材料做了类似的事情

这项工作涉及第一个可以独立站立的3D打印堆叠陶瓷螺旋结构。为了允许添加细菌，这些结构的外表面印有凹坑，尺寸从20µm到130µm不等。小坑的目的是让细菌在陶瓷材料中生存。较大的坑被用作将营养物质输送到细菌的一种方式。

为了进一步确保细菌能够长时间进食，他们将这些结构设置在浅池的营养液中。随着溶液中的水蒸发，营养物质通过毛细作用被拉到含有营养物质的坑中。然后让细菌繁殖，填充为它们设计的孔隙。测试表明，它们可以在没有额外营养的情况下存活长达两周

研究小组将不同类型的细菌用于不同的目的——例如，光合蓝藻，这种结构可以作为二氧化碳提取装置，从空气中提取气体。他们还尝试了大肠杆菌，发现他们将该结构制成了甲醛检测器

研究人员表示，他们的工作证明了使用多孔陶瓷作为设计和创造功能性活体材料的有前景的平台的可能性 More information: Alessandro Dutto et al, Living Porous Ceramics for Bacteria‐Regulated Gas Sensing and Carbon Capture, Advanced Materials (2024). DOI: 10.1002/adma.202412555

Journal information: Advanced Materials