“活著的混凝土”。它只是存在的一種，因?yàn)椴牧霞瓤梢允腔畹囊部梢允腔炷恋?，但?shí)際上不能同時(shí)存在。它也不會(huì)自我修復(fù)。但是，這都不意味著該出版物沒有任何價(jià)值，因?yàn)樗_實(shí)表明該概念或多或少有效，并且它確定了許多需要進(jìn)一步研究以使“活體混凝土”真正有用的領(lǐng)域。

拉維達(dá)混凝土

混合生物和混凝土的想法并不像聽起來那樣奇怪?；炷翉?qiáng)度的一部分來自固化過程中形成的碳酸鹽。許多生物也產(chǎn)生碳酸鹽結(jié)構(gòu)。其中包括一些非常堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)和碳酸鹽的混合物，就像許多水生動(dòng)物的貝殼一樣。

因此，在涉及生物學(xué)的結(jié)構(gòu)混凝土外圍進(jìn)行了大量研究。這主要涉及大量工作，試圖弄清楚生物的外殼如何獲得其令人印象深刻的特性。但這還包括生物可以形成結(jié)構(gòu)性碳酸鹽的想法，其中包括一些嘗試使混凝土自愈，這要?dú)w功于嵌入其中的會(huì)產(chǎn)生碳酸鹽的微生物。

這里的問題是混凝土的環(huán)境不能與任何活著的東西特別兼容。混凝土的初始凝固釋放出大量的熱量，并且在混凝土凝固后很長一段時(shí)間內(nèi)，pH值仍然很高。因此，所有這些嘗試都涉及尋找某種方法來保護(hù)事物的“活著”部分免受“具體”部分的侵害。

科羅拉多大學(xué)博爾德分校的一個(gè)團(tuán)隊(duì)完成了這項(xiàng)新工作，完全避免了具體問題。相反，它試圖使生物產(chǎn)生的碳酸鹽成為其材料的主要結(jié)構(gòu)成分之一。它可以工作，但不是特別出色。

它還活著！

作者關(guān)注的第一步是找到合適的生物來生產(chǎn)碳酸鹽。理想情況下，他們需要不需要太多照顧的東西-他們可以將其設(shè)置在自己的材料中，并暫時(shí)忽略它們。他們定居在一種稱為Synechococcus的光合細(xì)菌物種上，這是一種藍(lán)細(xì)菌。這樣做的好處是不需要任何特殊的碳源來生產(chǎn)碳酸鹽，因?yàn)樗梢酝ㄟ^將二氧化碳從空氣中抽出而得到所需的碳。藍(lán)細(xì)菌還傾向于生活在水生環(huán)境中，因此許多物種都擅長從稀疏環(huán)境中生存下來。

混凝土通常是粘合材料和結(jié)構(gòu)填充物的混合物?；畹幕炷翛]有什么不同。為了填充，研究人員使用了一種便宜的材料：沙子。

這留下了重大挑戰(zhàn)。碳酸鹽的形成是一個(gè)緩慢的過程，因此，將藍(lán)藻與沙子一起放置一段時(shí)間后，它們不會(huì)發(fā)揮任何結(jié)構(gòu)性作用。那么如何將材料保持足夠長的時(shí)間以形成碳酸鹽呢？他們確定的答案很簡單，而且肯定具有生物學(xué)上的相容性：明膠，這種材料用于制作柔軟的果凍狀食品。

研究人員將明膠和細(xì)菌以及懸浮的沙子混合在一起。這足以保持簡單的結(jié)構(gòu)足夠長的時(shí)間，以使藍(lán)細(xì)菌可以開始形成碳酸鹽。

只要將混合物保持在50％或更高的環(huán)境濕度下，明膠就會(huì)吸收足夠的水以維持維持細(xì)菌生命至少一周的水凝膠。藍(lán)細(xì)菌的代謝活性也可以通過溫度來調(diào)節(jié)。保持在略高于冰點(diǎn)的溫度下，細(xì)菌的壽命更長，但不會(huì)沉積太多碳酸鹽。將物體加熱到室溫以上，會(huì)有更多的碳酸鹽，但存活率下降。

只要完成了足夠的工作以使某些bug存活，作者就表明您可以從一種結(jié)構(gòu)中拉出某些藍(lán)細(xì)菌，并用它們來接種新的細(xì)菌。您可以至少通過三代結(jié)構(gòu)來繼續(xù)執(zhí)行該過程。（可能更多，但您必須停下來寫點(diǎn)紙。）

那么，為什么不那么令人興奮呢？

這里最大的問題是，只要明膠保持水合，材料就會(huì)與果凍一起保持原狀。藍(lán)細(xì)菌根本不會(huì)在一周內(nèi)產(chǎn)生足夠的碳酸鹽，從而無法使“混凝土”具有我們與實(shí)際混凝土相關(guān)的材料韌性。為了做的更好，實(shí)際上您必須將整個(gè)東西弄干，從而殺死細(xì)菌。當(dāng)明膠變干時(shí)，它會(huì)形成蛋白質(zhì)網(wǎng)，與藍(lán)藻（方解石和石膏的混合物）形成的碳酸鈣混合在一起。這將沙子粘合在一起，形成堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)。

這就是為什么材料可以是活的也可以是混凝土的原因，但不能同時(shí)存在。這也是為什么它不是真正的自我修復(fù)材料的原因。它可以自我修復(fù)，但前提是保持軟化，凝膠狀。

圍繞沙子的干明膠網(wǎng)將是相當(dāng)堅(jiān)固的材料。但是藍(lán)細(xì)菌的存在將其抗斷裂性提高了15％以上。它也可以承受低等級水泥的壓力，盡管很大程度上取決于混合物中的沙子。無論如何，藍(lán)細(xì)菌的存在使該材料比單獨(dú)的明膠更堅(jiān)固。這些數(shù)字中沒有一個(gè)特別令人印象深刻，但是碳酸鹽的數(shù)量很可能會(huì)隨著時(shí)間的流逝而繼續(xù)增加，而干燥材料的強(qiáng)度也會(huì)隨之增加。

實(shí)際上，大多數(shù)工作都涉及一系列可能性?？赡軙?huì)選擇藍(lán)細(xì)菌，以使其對干燥條件產(chǎn)生更大的耐受性，因此它們在固化材料中的壽命更長。我們可能會(huì)增強(qiáng)的是碳酸鹽的產(chǎn)生，以便在藍(lán)細(xì)菌存活的同時(shí)產(chǎn)生更多的物質(zhì)。我們可以用能形成堅(jiān)固網(wǎng)眼的材料代替明膠，而水位仍然很高。當(dāng)然，所有這些都基于一個(gè)未知數(shù)：我們不知道更多的碳酸鹽是否會(huì)真正提高材料的堅(jiān)固性。

所有這些使本文成為一個(gè)有趣的早期嘗試，值得關(guān)注。但是研究人員確實(shí)需要更多地考慮如何進(jìn)行這樣的初步研究。本文中的任何地方都不存在“活混凝土”一詞，實(shí)際上，作者指出，新材料“無意于廣泛替代水泥材料”。但是，在所有這些頭條新聞發(fā)布的新聞標(biāo)題中，都有這句話。研究人員確實(shí)在論文中提到制造“活建筑材料”，但是目前尚不清楚使用這些材料在目前的發(fā)展?fàn)顟B(tài)下究竟可以建造什么。