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    合成材料利用空气中的碳来治愈和强化自身
    2018-11-23
    【据研究与发展杂志2018年10月11日报道】一种新型合成材料可以实现自强化和修复,未来在建筑等行业将大有用武之地。
    来自麻省理工学院的研究人员,通过借鉴植物利用空气中的二氧化碳纳入自己生长组织的化学过程,创造出了一种可与空气中的二氧化碳反应实现自我生长、增强和自修复的新型材料。
     “这是材料科学中一个全新的概念,”化学工程教授迈克尔•斯特雷诺在一份声明中表示,“我们所说的碳修复材料尚不存在。这些材料模拟了生活中常见的某些现象,但并不是完全的复制?!?br> 研究人员使用的是一种凝胶基体,该基体由氨丙基甲基丙烯酰胺(APMA)、葡萄糖、一种葡萄糖氧化酶和叶绿体(植物细胞内与光发生作用的组分)组成。这种材料在遇到碳源时变得更强,但其强度还不足以用作建筑用材。
    这种新型材料可在未来的很多领域取得应用,例如用作建筑、修理材料,或是可连续将二氧化碳转化为碳基材料实现自我增强的?;ね坎?,它将有助于节省能源和运输成本?;谀壳暗难芯砍晒?,研究人员认为该材料可用作裂缝填料或涂层材料。
    研究人员认为,这种材料可以制成轻质基体面板,可以用来在工地上搭建临时建筑,材料在工地环境中会因长期暴露在空气和阳光下而获得强化。
    通过开发这样一种合成材料,既避免了使用化石燃料进行生产,也可以消耗空气中的二氧化碳,从而有利于环保和气候。
     “想象一种合成材料,它可以像树一样自我生长,从二氧化碳中吸收碳并将其结合到材料结构中?!彼固乩邓?。
    研究人员最初使用了一种材料,该材料使用从菠菜叶中提取的叶绿体,催化二氧化碳与葡萄糖的反应。虽然分离的叶绿体在从植物中取出后仅几个小时就会停止活性,但研究人员能够显着提高提取的叶绿体的催化寿命。
    研究人员希望用非生物催化剂替代叶绿体。此外还计划继续优化材料的性能,使得他们可以拥有更好的商用前景。
    美国能源部正在资助由斯特拉诺领导的新项目,进一步开发这种新型材料。
    “我们的工作表明,二氧化碳并不是纯粹的负担和废气?!彼固乩当硎尽八币彩俏颐钦庀钛芯康幕??!?br> “自然界中到处都有碳元素。我们用碳元素创造了这个世界,而人类也是由碳元素组成的。创造一种能够从我们所处的环境中大量获取丰富碳元素的材料,这是材料科学发展的重要机会。通过这种方式,我们的创造的材料不仅维持了碳平衡,甚至还可能达到负排碳的效果?!?br> 这项研究成果发表在了《先进材料》期刊中。(中国航空工业发展研究中心 陈济桁)

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