Bạn không thể được trao vương miện vật liệu xây dựng được sử dụng nhiều nhất thế giới mà không làm đúng một vài điều - bê tông rất dễ chế tạo, chắc chắn và trong điều kiện lý tưởng, bền trong thời gian dài. Nhưng tất nhiên, thế giới thực hiếm khi chơi theo lý tưởng, vì vậy bê tông tiếp xúc với thời tiết liên tục có thể gây ra các vết nứt. Đó là khi rắc rối thực sự bắt đầu, vì biến động nhiệt độ buộc các vết nứt rộng hơn trong khi hơi ẩm kích hoạt các quá trình khác nhau có thể ăn mòn bê tông.

Như vậy, các cấu trúc bê tông cần được bảo trì liên tục, có thể tốn kém và bất tiện, cũng như tăng tác động môi trường (đã lớn) của việc sản xuất các công cụ. Tìm cách để làm chậm sự suy giảm đó có thể tiết kiệm rất nhiều đau đầu.

Đó là nơi BioFiber của Drexel xuất hiện. Những sợi polymer này không chỉ hoạt động như chất gia cố vật lý, mà chúng còn có tuổi thọ kép quan trọng như một cơ chế tự phục hồi. Các sợi được phủ một lớp hydrogel có chứa nội bào tử - dạng vi khuẩn không hoạt động có thể chịu được môi trường khắc nghiệt, sau đó tự hồi sinh khi mọi thứ trở nên thoải mái hơn. Lớp hydrogel sau đó được phủ một lớp vỏ polymer mỏng.

Bê tông tự phục hồi

Bê tông sợi sinh học có thể được sử dụng như bất kỳ loại nào khác, nhưng siêu năng lực bí mật của nó chỉ trở nên rõ ràng sau đó, khi và nếu nó bị nứt. Khi nước đến BioFiber, hydrogel sẽ nở ra và vỡ ra khỏi vỏ, đẩy lên bề mặt. Trong quá trình này, vi khuẩn ngủ được đánh thức, và chúng bắt đầu ăn carbon và canxi từ bê tông xung quanh chúng. Điều này tạo ra canxi cacbonat, một vật liệu xi măng lấp đầy và vá vết nứt.

"Đây là một sự phát triển thú vị cho những nỗ lực không ngừng để cải thiện vật liệu xây dựng bằng cách sử dụng cảm hứng từ thiên nhiên", Amir Farnam, nhà nghiên cứu chính của nhóm nghiên cứu cho biết. "Chúng tôi đang thấy mỗi ngày rằng các cấu trúc bê tông cũ kỹ của chúng tôi đang bị hư hỏng làm giảm tuổi thọ chức năng của chúng và đòi hỏi phải sửa chữa quan trọng rất tốn kém. Hãy tưởng tượng, họ có thể tự chữa lành? Trong da của chúng ta, mô của chúng ta làm điều đó một cách tự nhiên thông qua cấu trúc sợi nhiều lớp được truyền với chất lỏng tự phục hồi của chúng ta - máu. Những sợi sinh học này bắt chước khái niệm này và sử dụng vi khuẩn tạo đá để tạo ra bê tông sống tự phục hồi đáp ứng thiệt hại.

Mặc dù thời gian chữa bệnh có thể khác nhau, nhóm nghiên cứu cho biết BioFiber dường như có thể vá các vết nứt trong ít nhất là một hoặc hai ngày. Các nghiên cứu trước đây đã làm cho bê tông tự phục hồi được truyền vi khuẩn, nhưng một trong những thách thức chính là làm thế nào để giữ cho vi khuẩn sống lâu dài, trong khi bê tông còn nguyên vẹn. Sử dụng các nội bào tử không hoạt động được bọc trong hydrogel, bên dưới lớp vỏ polymer bảo vệ, có thể là câu trả lời.

Vẫn còn rất nhiều việc phải làm, nhưng các nhà nghiên cứu nói rằng bê tông BioFiber cuối cùng có thể giúp giảm yêu cầu bảo trì của các tòa nhà, cũng như lượng khí thải CO2 từ sản xuất bê tông.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Construction and Building Materials.