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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。中國科學(xué)院理化所供圖

本報(bào)訊（記者倪思潔）中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所（以下簡稱中國科學(xué)院理化所）仿生材料與界面科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究人員受自然界中沙塔蠕蟲構(gòu)筑巢穴過程的啟發(fā)，利用天然基黏結(jié)劑黏結(jié)沙粒、礦渣等各類固體顆粒，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，為建筑領(lǐng)域降低碳排放量提供了新思路。近日，研究成果發(fā)表于《物質(zhì)》。

生產(chǎn)傳統(tǒng)水泥基建材在高溫焙燒過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，對于在建筑領(lǐng)域內(nèi)降低碳排放量具有重要意義。

論文通訊作者、中國科學(xué)院理化所研究員王樹濤介紹，近年來，國內(nèi)外開展了大量的研究工作，提出多種基于天然原料的黏結(jié)劑，如生物高分子、細(xì)菌礦化黏結(jié)劑及酶礦化黏結(jié)劑等。然而，目前利用各類天然基黏結(jié)劑黏結(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。

王樹濤團(tuán)隊(duì)受沙塔蠕蟲筑穴啟發(fā)，利用仿生策略，設(shè)計(jì)了天然基仿生低碳新型建筑材料。自然界中，沙塔蠕蟲可通過分泌復(fù)合有正電性蛋白與負(fù)電性蛋白的黏液黏結(jié)沙粒構(gòu)筑堅(jiān)固的巢穴。受此啟發(fā)，他們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黏結(jié)劑，實(shí)現(xiàn)了對于沙粒、礦渣等各類固體顆粒的牢固黏結(jié)，最終在低溫常壓條件下形成高強(qiáng)度低碳建筑材料。

論文第一作者、中國科學(xué)院理化所博士生徐雪濤介紹，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，達(dá)到常規(guī)建筑材料抗壓標(biāo)準(zhǔn)。此外，該建筑材料具有優(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。