科技最前沿：能夠自動(dòng)修復(fù)的混凝土
北京時(shí)間6月11日消息，據(jù)《經(jīng)濟(jì)學(xué)家》網(wǎng)站報(bào)道稱，民用建筑工程師稱：現(xiàn)在已經(jīng)研究出一種新型建筑材料，這種建筑材料可以自動(dòng)進(jìn)行修復(fù)，填補(bǔ)材料上出現(xiàn)的破損和孔洞。
混凝土是一種有用的材料，但是它也有不足之處。它最大的一個(gè)不足之處就是它的抗侵蝕性不如石頭。鹽蝕和冰蝕通常會(huì)讓它的結(jié)構(gòu)發(fā)生細(xì)微的斷裂，進(jìn)而造成孔洞。這又會(huì)讓水浸入其中，最終導(dǎo)致建筑物的損毀。因此，管理部門需要定期派遣大量的工人對(duì)混凝土建筑物進(jìn)行修復(fù)，在孔洞剛剛形成時(shí)就把它們填補(bǔ)起來；這是一項(xiàng)繁重而昂貴的任務(wù)。如果混凝土能夠進(jìn)行自我修復(fù)，那情況就好多了。韓國(guó)延世大學(xué)（Yonsei University）的研究員鄭燦文（Chan-Moon Chung）在《應(yīng)用材料與表面》報(bào)告中表示，他希望能夠研究出這樣的新型混凝土。
具備自我修復(fù)功能的混凝土并不是一個(gè)新的設(shè)想。早在2009年的時(shí)候，荷蘭代爾夫特理工大學(xué)（Delft University of Technology）的一個(gè)研究小組就表示過，將能夠釋放出修復(fù)裂縫所需的化學(xué)物質(zhì)的特殊細(xì)菌混合到混凝土材料中，然后再將混凝土澆筑成建筑物，這是可行的。 這些特殊的細(xì)菌可以保證混凝土材料的健康，但是只有在細(xì)菌存活的狀態(tài)下才行。但是試驗(yàn)表明，那些細(xì)菌只能存活一年左右的時(shí)間。
鄭燦文提出的解決方案利用的是化學(xué)原理，而非生物學(xué)原理。他和他的同事們通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)得知，如果在日光照射的情況下將名為“雙-3-甲基丙烯基氧丙基化四甲基二硅氧烷（methacryloxypropyl-terminated polydimethylsiloxane）”和“苯偶姻異丁基醚（benzoin isobutyl ether）”的兩種物質(zhì)混合在一起，它們就會(huì)發(fā)生反應(yīng)而形成一種可以緊緊附著在混凝土表面的防水高聚物。 最大的問題是如何安全地保管好這些化學(xué)品，然后在需要使用時(shí)再把它們釋放出來。他們想到的方法是將這些具有修復(fù)功能的化學(xué)品注入由樹脂和甲醛制成的微小膠囊中。 這樣就可以將這些化學(xué)品安全地儲(chǔ)存在混凝土內(nèi)部，當(dāng)它們附近的混凝土出現(xiàn)裂縫時(shí)，膠囊就會(huì)破裂，將里面的化學(xué)品釋放出來。
在制作膠囊時(shí)，他們先用水、樹脂、氯化銨和一種名為“間苯二酚”的苯衍生物調(diào)制出一種溶液，然后將雙-3-甲基丙烯基氧丙基化四甲基二硅氧烷、苯偶姻異丁基醚和甲醛添加進(jìn)去，然后在55攝氏度的環(huán)境下熬制4個(gè)半小時(shí)。 這個(gè)過程可以讓樹脂和甲醛發(fā)生反應(yīng)，形成微小的膠囊，而那兩種能夠修復(fù)混凝土的化學(xué)品則會(huì)被包裹在膠囊之中。
在使用這種膠囊時(shí)，鄭燦文將它們混合到一種液態(tài)聚合物之中，然后將混合物噴灑到一些混凝土塊的表面，最終形成一層堅(jiān)固的薄膜。 然后他將每個(gè)混凝土塊敲裂，讓在太陽下暴曬4個(gè)小時(shí)。正如他所希望的那樣，混凝土上的裂縫中被填滿了包含那些細(xì)小膠囊的高分子膜，某些膠囊已經(jīng)破裂開來，釋放出了其中的化學(xué)物。 然后在陽光暴曬的情況下，這些化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)變成了一個(gè)隔水層。實(shí)際上，他還將一些混凝土塊浸入了水中，證實(shí)了那些化學(xué)物質(zhì)的防水性能。
24個(gè)小時(shí)候，他重新稱量了那些混凝土塊的重量，以計(jì)算混凝土塊吸入了多少水分。平均而言，未經(jīng)過處理的混凝土塊會(huì)吸收11.3克的水。噴灑了不帶膠囊的高聚物溶液的混凝土塊吸收了3.9克的水。而噴灑了帶有膠囊的高聚物溶液的混凝土塊只吸收了0.4克的水。 正如鄭燦文所希望的那樣，裂縫自動(dòng)修復(fù)了。
編輯：劉冰
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