一项新研究探索了由微生物驱动的自修复混凝土系统，旨在解决混凝土开裂问题。与以往需要外部营养物质的方法不同，该系统模仿地衣的生物设计，利用固氮蓝细菌和丝状真菌，仅依靠空气、阳光和水即可从空气中吸收二氧化碳和氮，并收集钙离子制造碳酸钙来填补裂缝。研究测试了三种微生物组合，结果显示配对的微生物比单独生长时更健康高效，并能在混凝土中形成碳酸钙，展现了其在减少昂贵人工检查和维护方面的巨大潜力，为建筑行业带来革新。

🔬 **自主修复的微生物混凝土系统**：该研究提出一种创新的微生物驱动混凝土系统，能够像皮肤伤口一样实现自我修复。与以往依赖外部营养物质的方法不同，此系统模仿地衣的生物设计，实现了真正的自主修复，从而解决了混凝土开裂导致钢筋锈蚀和结构削弱的长期难题。

🌱 **仿生设计与微生物协同作用**：研究借鉴了地衣（真菌与蓝细菌共生体）的生存机制，设计了一种合成系统。该系统利用固氮蓝细菌吸收空气中的二氧化碳和氮，并结合丝状真菌收集钙离子，共同生成碳酸钙（CaCO₃），这种矿物质能够有效地填充混凝土中的裂缝，实现结构修复。

🧪 **实验验证与高效表现**：研究团队测试了三种不同的微生物组合，发现在仅有空气和光的实验室条件下，这些微生物组合均能良好生长且表现出比单独生长时更高的健康度和效率。通过光密度、生物量干重、亚甲蓝测定法、真菌接种和藻蓝蛋白测试等多种方法验证了微生物的活性和健康状况，并成功在混凝土样本中形成了碳酸钙，证明了其应用潜力。

💡 **减少维护成本的未来展望**：该微生物自修复混凝土技术最突出的优点在于其无需人工干预即可修复裂缝的能力。这预示着未来可能大幅减少对昂贵的人工检查和维护的需求，为建筑物的长期稳定性和经济性带来显著提升，具有重要的应用价值和广阔的市场前景。

IT之家 7 月 20 日消息，建筑物和桥梁中的混凝土是否能像皮肤伤口一样自我修复？这就是 Dr. Congrui Grace Jin 新研究背后的想法，其最近的研究探索了一种由微生物驱动的自我修复混凝土系统。

混凝土在我们日常生活中无处不在，但它会随着时间的推移和压力而开裂。这些裂缝，即使是微小的裂缝，也会让水和空气渗入其中，最终导致锈蚀并削弱隐藏在其中的钢筋。

多年来，科学家们一直尝试利用细菌自动修复这些裂缝，但大多数这些方法需要外部营养物质的供应来维持细菌的工作。Jin 指出这一主要障碍，他说：“微生物介导的自修复混凝土已进行了三十多年的广泛研究，但它仍然存在一个重要限制 —— 目前所有的自修复方法都不是完全自主的，因为它们需要外部营养物质的供应，以便修复剂能够持续生产修复材料。”

她的解决方案从自然界中汲取灵感，参考地衣的生物设计，地衣是由真菌和蓝细菌组成的简单生物，仅依靠空气、阳光和水就能生存。该团队设计了一种合成版本，使用固氮蓝细菌，它们从空气中吸收二氧化碳和氮，以及丝状真菌，它们有助于收集钙离子并制造碳酸钙（CaCO₃），这是一种可以填补混凝土裂缝的矿物。

团队测试了三种微生物配对：里氏木霉与不均等念珠藻，里氏木霉与点状念珠藻，以及里氏木霉与不均等念珠藻和点状念珠藻的组合。这三种组合在只有空气和光的实验室设置中生长良好 —— 没有添加营养物质。为了观察微生物的表现，团队使用了五种方法：通过光密度检查光吸收，测量生物量干重，使用亚甲蓝测定法检测代谢活性，在选择性培养基上接种真菌，以及进行藻蓝蛋白测试以检查蓝藻的健康状况。

结果表明，配对的微生物比单独生长时更健康、更高效。它们甚至能够在混凝土样本中形成 CaCO₃，显示出实际应用的潜力。这种方法的突出之处在于其能够在无需人工协助的情况下修复裂缝，这或许有一天能减少对昂贵的人工检查和维护的需求。

IT之家附论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352492825006051