里氏木霉( 圖: Binghamton University)

以混凝土建造的橋樑,雖然在受到侵蝕損壞時,較鋼橋容易察覺,不過其檢修過程相當繁瑣,且僅能作為短期的補救,使得老舊的橋樑已成為各國重視的公共安全隱憂。而日前,美國賓漢頓大學( Binghamton University )的一組研究團隊發現,使用一種稱為里氏木霉( Trichoderma reesei )的真菌為生物基材,可以製造出具有自我修復能力的混凝土,有望從此解決這個問題。

老舊橋墩

混凝土在逼近使用年限時,容易出現微小的裂縫。當裂縫出現後,會使得水氣、氧氣、二氧化碳及氯化物深入其結構,造成進一步的嚴重損害。因此,研究團隊的人員試圖尋找一種能夠像生物細胞一樣,具有自我修復能力的材料,期望能夠在裂縫出現時,就將問題處理掉,避免後續的災難。

里氏木霉

而研究團隊發現,此種在工業上常用的真菌,能夠勝任此目標。一般情況下,這種真菌在混凝土中會呈現休眠的狀態。而當裂縫出現時,水氣及氧氣得以進入,使里氏木霉開始散播其孢子並發芽、成長。同時會生成修復混凝土所需的碳酸鈣( calcium carbonate ),開始沈澱將裂縫填補起來。最後當裂縫消失後,水氣與氧氣也被阻斷,就會再度進入休眠狀態。如同一個具有自我修復能力的建材一般。

而進一步的研究發現。儘管混凝土在受潮後會生成氫氧化鈣,導致環境的 pH 值由 6.5 上升至 13.0,但並不影響此真菌的生長。

未來應用

近年來,具有自我修復能力的材料成為一大關注的焦點。現已有許多不同的方法能夠達成此目標。而研究團隊期望能夠解決以生物為基材的幾大問題,包括此種生物是否能在艱困的環境下生存及如何提高自我修復的效率。此研究論文目前已發表於《建築與建材》( Construction and Building Materials )期刊中。

 

參考資料:

  1. Flores, R. (n.d.). Using fungi to fix bridges – Binghamton News. Retrieved January 23, 2018.BINGUNEWS
  2. Luo, J., Chen, X., Crump, J., Zhou, H., Davies, D. G., Zhou, G., . . . Jin, C. (2018). Interactions of fungi with concrete: Significant importance for bio-based self-healing concrete. Construction and Building Materials, 164, 275-285. doi:10.1016/j.conbuildmat.2017.12.233
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