Створено бетон, який «заліковує» тріщини за допомогою сплячих бактерій

Інженери розробили біологічні волокна, які допомагають бетону самостійно відновлюватися при руйнуванні.

Дослідники з Університету Дрекселя створили бетон з «біоволокнами», які використовують бактерії для закладення тріщин у міру їх утворення. Масштабована технологія виробництва ще розробляється, але в кінцевому підсумку допомогти знизити вимоги до технічного обслуговування будівель і викиди вуглекислого газу при виробництві бетону.

Дослідники використовують полімерні волокна BioFiber для доставки відновлювальних компонентів всередину тріщини. Волокна покриті шаром гідрогелю, який містить ендоспори — сплячі форми бактерій, здатні витримувати екстремальні умови, а потім відроджуватися, коли ситуація стає більш комфортною. Шар гідрогелю покритий тонкою полімерною оболонкою, чутливої до пошкоджень.

Бетон з волокнами BioFiber можна використовувати, як і будь-який інший, але його «суперсила» проявляється при формуванні в матеріалі тріщин. Коли вода досягає BioFiber, гідрогель розширюється, виривається з оболонки і виходить на поверхню. При цьому дрімаючі бактерії пробуджуються, починають поглинати вуглець і кальцій з оточуючого їх бетону. В результаті утворюється карбонат кальцію — цементуючий матеріал, який заповнює і «заліковує» тріщину.

Хоча час загоєння може варіюватися, дослідники стверджують, що BioFiber здатний залатати тріщини всього за день або два. Попередні дослідження стикалися з проблемою збереження мікробів живими протягом тривалого часу. Використання сплячих ендоспор, укладених в гідрогель під захисною полімерною оболонкою, вирішує цю задачу.

Бетон широко використовується в будівництві, тому що він простий у виготовленні, міцний і, в ідеальних умовах, довговічний. Але в реальному світі матеріал постійно піддається атмосферним впливам, які призводять до розтріскування. Крихітні тріщини під дією коливань температури розширюються, а волога запускає процеси, які руйнують бетон. Механізм «зцілення» відновлює пошкодження на ранніх етапах, знижуючи потребу в обслуговуванні бетонних конструкцій.