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修補太空磚裂縫:印度學者用「細菌漿」自癒月球建材

為因應未來在月球建立永久基地的需求,印度科學研究院(IISc)團隊提出創新解方——利用細菌修補月球磚裂縫,延長建築壽命、減少材料運送負擔。

過去該團隊已開發出一種以土壤細菌 Sporosarcina pasteurii 製作「生物磚」的技術,讓細菌將尿素與鈣鹽轉化為碳酸鈣,並以瓜爾豆膠作為黏著劑將土壤模擬物膠結成型,提供一種低成本、環保的替代水泥方案。

後續研究進一步透過傳統高溫燒結(sintering)工法,將土壤模擬物與聚乙烯醇混合並加熱,製作出強度更高的燒結磚,可用於建構穩固的月球居所。

能耐攝氏100~175度高溫

製造流程示意圖:圖 (A) 顯示將瓜爾豆膠(GG)與月球高地模擬土(LHS-1)混合後進行模具壓縮,透過 10 噸壓力進行液壓壓實,再於馬弗爐中以攝氏 1200 度燒結 4 小時。圖 (B) 則描述微生物誘導碳酸鈣沉積(MICP)過程,以及細菌促進形成的碳酸鈣(CaCO₃)沉澱。(圖/《Frontiers in Space Technologies》)

但月球環境惡劣,晝夜溫差可達攝氏 250 度,還經常遭受太陽風與微隕石撞擊,容易導致磚體開裂。對此,研究人員再度求助於 S. pasteurii,進行「細菌修補」實驗。

他們在燒結磚上製造各類缺陷,再注入混有細菌、瓜爾豆膠與月球土壤模擬物的漿液。實驗發現,細菌會在幾天內滲入裂縫並生成碳酸鈣,同時分泌具黏性生物聚合物,強化磚體結構並恢復其強度。修補後的磚塊能耐攝氏 100 到 175 度的高溫變化,展現極高的潛力。

雖然目前尚不清楚這些細菌在太空環境下是否仍能維持原有功能,研究團隊已提出計畫,擬將 S. pasteurii 隨「加甘央號」(Gaganyaan)太空任務送入太空,觀察其在微重力下的表現,或將成為首個針對此類細菌進行的太空實驗。

這項研究已發表於《Frontiers in Space Technologies》期刊,為打造可自我修復的月球建材邁出關鍵一步。

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首圖來源:Amogh Jadhav  (CC BY 4.0

圖片來源:Frontiers in Space Technologies (CC BY 4.0

參考論文:
Bacterial bio-cementation can repair space bricksFrontiers in Space Technologies

延伸閱讀:
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