到目前為止,混凝土是有史以來最重要的建筑材料之一。然而,隨著時間的推移,它很容易開裂和剝落,這在美學上是不令人愉悅的,并損害了其原本強大的強度。
但材料科學的最新發(fā)展可能會導致可以自我修復的混凝土。這種材料將有助于建筑行業(yè),但它也找到了另一個有趣的潛在客戶:美國武裝部隊。這種材料有益的一個主要領域是跑道。
隨著時間的推移,這些結構會磨損,但也容易受到空襲的破壞。如果跑道可以用這種材料制成,他們可以自我修復,以確保表面可以繼續(xù)用于飛機。
為此,五角大樓的研究辦公室國防高級研究計劃局(DARPA)旨在為軍事設施開發(fā)一種特定類型的混凝土。該計劃被稱為BRACE,或舊混凝土建筑的生物啟發(fā)修復,旨在結合生物學和混凝土的原理來恢復老化的混凝土結構。
BRACE 利用生物有機體在混凝土內構建血管系統(tǒng),該系統(tǒng)可以在內部修復裂縫,防止它們到達結構表面。這允許混凝土經歷類似于生物體的愈合過程?;炷亮踊部梢允褂眠@種方法進行診斷。
“BRACE的核心假設是,混凝土可以注入生物體中常見的自我修復能力,從人類中發(fā)現的血管系統(tǒng)和龐大的絲狀真菌網絡中汲取靈感,這些真菌可以跨越數英畝的土地,規(guī)模與混凝土建筑相似,”DARPA在最近的一份新聞稿中說。“這樣的系統(tǒng)可以為材料深處的愈合提供一個運輸網絡,以便在裂縫到達表面并導致故障之前修復裂縫,”他補充說。
BRACE 將持續(xù) 4.5 年,因為它由幾個承包商開發(fā),包括科羅拉多大學博爾德分校、勞倫斯利弗莫爾國家實驗室和巴特爾紀念研究所。
DARPA的公告強調,“安全是最重要的,所有研究都將受到獨立實驗室和監(jiān)管機構的定期審查,以確保BRACE技術不會對人類或結構健康構成威脅”,這可能是因為BRACE使用生物有機體和過程。在實驗室外測試BRACE時,研究人員必須遵守EPA法規(guī),并就該技術的“道德,法律和社會影響”咨詢專家。
“生物混凝土”或自愈混凝土并不是全新的,但軍事應用可能具有顯著優(yōu)勢。從軍營到補給站,陳舊和破舊的建筑物已成為美國軍事地點的一個嚴重問題。自我修復結構將降低成本。自我修復的跑道將降低沖突期間的維護成本,但也會使攻擊者更難計劃他們的攻擊,因為他們不知道機場何時恢復運營。