中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所仿生材料與界面科學(xué)重點實驗室的研究人員受自然界中沙塔蠕蟲構(gòu)筑巢穴過程啟發(fā)，利用天然基粘結(jié)劑粘結(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，為降低建筑領(lǐng)域中的碳排放量提供了新思路。研究成果近日在國際學(xué)術(shù)期刊《物質(zhì)》（Matter）雜志發(fā)表。

利用沙漠沙、海沙、礦渣等不同固體顆粒構(gòu)筑的高強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。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粘結(jié)劑，如生物高分子、細菌礦化粘結(jié)劑及酶礦化粘結(jié)劑等。然而，目前利用各類天然基粘結(jié)劑粘結(jié)沙粒及其他固體顆粒所形成的塊材強度普遍較低，難以滿足實際建筑需求。因此，設(shè)計天然基低碳建筑材料仍具有挑戰(zhàn)性。

中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所王樹濤研究員團隊運用仿生策略，設(shè)計了受沙塔蠕蟲巢穴所啟發(fā)的天然基仿生低碳新型建筑材料。自然界中，沙塔蠕蟲可通過分泌復(fù)合有正電性蛋白與負電性蛋白的粘液粘結(jié)沙粒構(gòu)筑堅固的巢穴。受此過程啟發(fā)，引入正電性季銨化殼聚糖與負電性海藻酸鈉形成仿生天然粘結(jié)劑，實現(xiàn)了對于沙粒、礦渣等各類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度低碳建筑材料。

受沙塔蠕蟲巢穴啟發(fā)的仿生低碳新型建筑材料設(shè)計及力學(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度高達17MPa，可達到常規(guī)建筑材料要求標準。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。

來源：中國絕熱節(jié)能材料協(xié)會