Представьте, что бетон заживляет свои трещины, как человеческая кожа восстанавливается после пореза. Кажется фантастикой, но такой материал изобретен, причем в основе его — природные организмы.
Самовосстанавливающийся бетон создан в Инженерном колледже Техасского университета A&M. Синтетическая система лишайников для автономной заделки повреждений описана в журнале Materials Today Communications.
Бетон — самый распространенный строительный материал на Земле, но у него есть опасный недостаток: он легко трескается. Большие или маленькие, эти трещины могут привести к катастрофическим последствиям, как это уже, увы, случалось при обрушении зданий, мостов или автомагистралей.
Обнаружение трещин до того, как они станут угрожать жизни, — сложная и дорогостоящая задача. США ежегодно тратят десятки миллиардов долларов на ремонт бетонной инфраструктуры. Особенно трудно выявлять трещины в мостах и автомагистралях, которые постоянно эксплуатируются.
Решение напрашивается само собой: не искать трещины, а каким-то образом автоматизировать их заделку.
«Микробный самовосстанавливающийся бетон изучается более тридцати лет, но у него остается один серьезный недостаток: ни один из существующих методов самовосстановления не является полностью автономным, поскольку все они требуют внешнего источника питательных веществ для непрерывного производства ремонтных материалов», — объясняет Конгруи Грейс Джин с кафедры технологий машиностроения и промышленной логистики A&M.
То есть мало найти с большим трудом трещину, потом приходится заниматься доставкой в нее питательных веществ. Решение Джин — использование системы лишайников, чтобы бетон мог самовосстанавливаться без внешнего вмешательства.
Лишайники — неприметные, но вездесущие организмы, часто растущие на деревьях и камнях. Их истинная красота заключается в уникальной симбиотической системе грибов и водорослей (цианобактерий), образующих самодостаточное партнерство, позволяющее выживать даже в самых суровых условиях.
Система лишайников для бетона использует цианобактерии, превращающие воздух и солнечный свет в питательные вещества, и нитчатые грибы, производящие минералы для заделки трещин. Работая вместе, эти микроорганизмы выживают только за счет воздуха, света и воды. Автономность этой системы отличает ее от предыдущих попыток создания самовосстанавливающегося бетона.
В лабораторных испытаниях эти микробные пары смогли расти и производить минералы, заполняющие трещины, даже в такой сложной среде, как бетон.
Это революционное исследование имеет огромный потенциал и широкую сферу применения. Самовосстанавливающийся бетон может значительно сократить затраты на обслуживание, увеличить срок службы конструкций — и даже спасти жизни за счет повышения безопасности.
Ученые научились чинить бетон с помощью бактерий
Почему древнеримский бетон был очень прочным? Отвечают ученые