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北京前沿科学技术研究院（简称“北前科学院”）成立于2016年9月，北前科学院，是由北京中科光析科学技术研究所，北检（北检）检测技术研究院，标检（北京）质量检测中心等科研单位，组建成立的独立科学科研机构，致力于前沿科学领域的研究与创新人才培养，科学技术转移孵化等，世界前沿新科学普及传播。 更多简介 +
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在生产能够修复裂缝的混凝土结构的过程中，德雷克塞尔大学工程学院的研究人员提出了一种提高混凝土强度的古老方法自从第一个泥瓦匠将马鬃重新放入泥中以来，纤维增强剂就一直存在但Drexelr的研究小组将这种方法推广到下一个阶段，方法是将新生纤维转化为一个系统，在损伤后将治疗细菌迅速转移到支架库中
最近在《建筑材料》杂志上报道，德雷塞尔的“生物纤维”是一种聚合物纤维，包裹在水凝胶和保护性、损伤响应性外壳中该团队报告称，BioFibers的支架安装在一个混凝土结构中，可以提高其耐久性，防止裂纹生长，并可自行愈合
工程学院的社会教授MirFarnam博士作为研究小组的负责人说：“这是一项令人兴奋的发展，旨在通过从自然中汲取灵感来改进建筑材料。”“我们每天都能预见到，我们的核心结构会受到损害，这会降低我们的功能——所有功能，并需要昂贵的书面修复。想象一下，他们可以让自己健康吗？在我们的皮肤上，我们的组织是通过多层纤维结构与我们自己的治疗液——血液融合而自然形成的。基于这一概念的网状纤维可以使损伤对自我治疗的混凝土产生反应。”
延长混凝土的fespano不仅对建筑部门有利，而且对世界各地正在努力减少室内气体排放的国家来说，这是一个重要的优先事项混凝土的燃烧过程——燃烧矿物混合物，如石灰石、粘土，温度不超过2000华氏度——占全球温室气体排放量的8%
混凝土结构根据环境的不同，至少可分级50年在对新建筑的替代和不断增长的需求之间，混凝土是世界上最受欢迎和最需要的建筑材料
生产能够持续更长时间的混凝土，能够减少对全球变暖的贡献，而不是减少基础设施维修的长期成本，这就是为什么s能源部最近启动了以能源供应为重点的工作
在过去的十年里，德雷克斯一直致力于提高混凝土的可持续性和耐久性，以及法纳姆在参与国防部加强其建筑工程方面的灵活性
“为了进行多次分析，先进基础设施材料实验室已经培养出了生物自愈合复合材料的概念，”Farnam实验室的首席研究员Mohammad Houshmand说道“BioFiber项目代表了一项多学科的合作努力，整合了土木工程、生物学、化学和材料科学领域的经验。主要目标是促进多种功能的自我治疗BioFiber技术的发展，为不同学科的交叉建立新的标准。”
该团队制造生物纤维的方法受到了组织的自愈能力和血管系统在帮助组织愈合自身伤口方面的作用的启发并开发了一种生物技术，在生物矿化特性的帮助下，实现混凝土基础设施的自我修复
与MargaretC的CarolineSchauer博士团队合作BurnsCharin Engineering，ChristopherSales，PhD，Anasociate Professor和AhmadNajafi博士，Anaresistant Professors，均来自工程学院，这是一个基于赖氨酸芽孢杆菌细菌作为治疗剂的小组这种持久性细菌通常存在于土壤中，具有驱动被称为微生物诱导的碳酸钙沉淀的生物过程的能力，以产生一种类似材料，这种材料可以稳定并修补混凝土中暴露的裂缝
当形成孔隙时，该细菌可以在侧混凝土的恶劣条件下存活下来，在被要求采取行动之前一直保持沉默
Schauer说：“这项研究中最重要的一点是，每个人都从不同的特性中找到了问题，因此，制造新型生物纤维的解决方案要长得多。”“选择特性、水凝胶和聚合物涂层的正确组合，使其成为生物纤维的核心，并具有生物纤维的现有和其他功能。从自然中汲取灵感是一种方式，但将其转化为由多种生物活性成分组成的应用程序，这些成分可能存在于功能、结构和事业中——这需要多个专家团队才能成功实现。”为了组装生物纤维，我们从能够稳定和支持测试结构的聚合物纤维芯开始它在纤维上涂上一层内孔和水凝胶，并用损伤反应性聚合物细胞（如皮肤组织）包裹整个组件整个组装都很简单，超过了家族的厚度
将BioFiberact作为信息支持剂放置在网格中，并穿过所示的裂缝但是，当反渗透测试表明，它的真实能力超过了细菌外壳的百分之五十时，就会显现出来
当水在裂缝中浸泡时，最终会破坏生物纤维，导致水凝胶膨胀，并将其从裂缝表面挤出随着形状的增加，细菌从其内孔中被激活，从而在混凝土中形成碳和营养物质来源与混凝土中的钙反应，该细菌产生碳酸钙，碳酸钙作为填充材料，将支架一直填充到表面
治疗时间最终取决于细菌的裂解程度和活性——这是目前研究的一种机制——但所有迹象表明，细菌至少可以在两天内完成这项工作
“尽管这些工作是在不检查自我修复的动力学的情况下进行的，但我们的发现表明，这是一种通过外部维修来修复、稳定和配对支架的问题方法，”法纳姆说“这意味着有一天，生物纤维可以被用来保护‘活’的混凝土基础设施和延长其寿命，防止需要进行成本修复或安置。”
来源:
Materials provided by
Drexel University.
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参考:
2024-01-20
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2024-01-20
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