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新型負排放建筑材料可以緩解氣候變化并改善基礎設施

文章來源：賢集網更新時間：2022-02-23 15:39:01

新型負排放建筑材料可以緩解氣候變化并改善基礎設施伍斯特理工學院的杰克·利維（Jack Levy）圖形概要。學分：DOI：10.1016/j.matt.2021.12.020減緩氣候變化是世界人口面臨的最大挑戰之一。現在，伍斯特理工學院的一組研究人員開發了一種全新的材料，它是一種低成本、高影響力的可持續解決方案，可以解決氣候變化的最大貢獻者之一——混凝土。根據Statisa 的數據， 1995 年至 2020 年間，全球水泥產量從 13.9 億噸躍升至 41 億噸，使其成為地球上僅次于水的第二大用途廣泛的物質。由于混凝土無處不在，而且其二氧化碳 (CO 2 ) 排放量很高，“人類需要找到混凝土的替代品，”土木、環境與建筑工程副教授 Nima Rahbar 說。

正如發表在《物質》雜志上的那樣，WPI 的研究導致了一種自我修復的酶結構材料 (ECM) 的誕生，研究小組將其描述為一種“有生命的材料”，“提供了修復甚至替代 [...]傳統] 未來的混凝土。”

生物酶是驅動化學反應的催化劑。該材料使用一種酶，稱為碳酸酐酶，存在于所有活細胞中。碳酸酐酶與 CO 2有效反應，并且“具有從大氣中快速去除溫室氣體的獨特能力。這種特性使我們能夠配制出一種負碳材料，我們希望最終可以取代混凝土，”Richard Whitcomb 教授說化學和生物化學蘇珊娜·斯卡拉塔。

ECM 是通過一個涉及酶反應的過程制成的，該過程會產生碳酸鈣晶體，它是材料的主要成分。材料中還添加了一種沙漿，以及一種聚合物，它在材料的早期階段將材料固定在一起，就像在建筑物建造過程中使用腳手架一樣。如果隨著時間的推移因磨損或其他損壞而出現裂縫，這種材料也可以自行愈合，并通過多達六個自我修復周期保持其強度。

這項研究建立在 Rahbar、Scarlata 和博士之間的跨學科合作之上。學生王帥。該團隊之前創造了一種新型的自愈混凝土。新的負排放建筑材料更進一步，留下混凝土，創造出一種全新的物質，部分由二氧化碳制成：CO 2在生產過程中進入材料，材料在生產過程中也會消耗CO 2自愈過程。事實上，該團隊設計了一個計算結果，顯示“一立方碼的 ECM 儲存 18 磅的 CO 2，而一立方碼的混凝土排放 400 磅的 CO 2 ”，Rahbar 說。

通過廣泛的測試和實驗，研究小組發現這種材料具有他們所說的“出色”抗壓強度，可與傳統砂漿相媲美，使其強度足以在橋梁或建筑物的建設中用作抗壓元件。它也不需要像傳統磚那樣在高溫下烘烤，而且可以快速制作，不像固化混凝土需要 28 天。ECM 也可以低成本生產，因為酶的百分比很小。

雖然我們可能不會立即在建筑工地看到 ECM，但我們很快就會看到。研究小組計劃盡快采取措施將這種材料帶出實驗室，首先是通過“優化酶的催化效率、支架的性質和晶體結構的力學”來增強 ECM 的性質，然后開始將產品商業化。

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來源：賢集網
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