記者從中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所獲悉，該所仿生材料與界面科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員受自然界中沙塔蠕蟲(chóng)構(gòu)筑巢穴過(guò)程啟發(fā)，利用天然基粘結(jié)劑粘結(jié)沙粒、礦渣等各類(lèi)固體顆粒，在低溫常壓條件下制備了力學(xué)性能優(yōu)異的仿生低碳新型建筑材料，為在建筑領(lǐng)域中降低碳排放量提供了新思路。研究成果近日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《物質(zhì)》（Matter）雜志發(fā)表。
圖：利用沙漠沙、海沙、礦渣等不同固體顆粒均可構(gòu)筑高強(qiáng)度仿生低碳新型建筑材料
生產(chǎn)傳統(tǒng)水泥基建材在高溫焙燒過(guò)程中需消耗大量能量并產(chǎn)生巨額碳排放量。發(fā)展新型低碳建筑材料，尤其是基于天然原料的低碳建筑材料，對(duì)于在建筑領(lǐng)域內(nèi)降低碳排放量具有重要意義。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外開(kāi)展了大量的研究工作，提出多種基于天然原料的粘結(jié)劑，如生物高分子、細(xì)菌礦化粘結(jié)劑及酶礦化粘結(jié)劑等。然而，目前利用各類(lèi)天然基粘結(jié)劑粘結(jié)沙粒及其他固體顆粒所形成的塊材強(qiáng)度普遍較低，難以滿足實(shí)際建筑需求。因此，設(shè)計(jì)天然基低碳建筑材料仍具有挑戰(zhàn)性。
中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所王樹(shù)濤研究員團(tuán)隊(duì)運(yùn)用仿生策略，設(shè)計(jì)了受沙塔蠕蟲(chóng)巢穴所啟發(fā)的天然基仿生低碳新型建筑材料。自然界中，沙塔蠕蟲(chóng)可通過(guò)分泌復(fù)合有正電性蛋白與負(fù)電性蛋白的粘液粘結(jié)沙粒構(gòu)筑堅(jiān)固的巢穴。受此過(guò)程啟發(fā)，引入正電性季銨化殼聚糖與負(fù)電性海藻酸鈉形成仿生天然粘結(jié)劑，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于沙粒、礦渣等各類(lèi)固體顆粒的牢固粘結(jié)，并最終在低溫常壓條件下形成高強(qiáng)度低碳建筑材料。
圖：受沙塔蠕蟲(chóng)巢穴啟發(fā)的仿生低碳新型建筑材料設(shè)計(jì)及力學(xué)性能
據(jù)了解，該天然基仿生低碳新型建筑材料的抗壓強(qiáng)度高達(dá)17兆帕，可達(dá)到常規(guī)建筑材料要求標(biāo)準(zhǔn)。此外，該天然基仿生低碳新型建筑材料具有優(yōu)異的抗老化性能、防水性能以及獨(dú)特的可循環(huán)利用性能。因此，這一仿生低碳新型建筑材料在低碳建筑領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用潛力。
