Песчаные черви-замки – это морские существа длиной около двух дюймов, которые строят огромные колонии из ячеистых структур, похожих на рифы, путем склеивания песчинок вместе.
Вдохновленная этими структурами, исследовательская группа под руководством проф. Ван Шутао из Технического института физики и химии (TIPC) Академии наук Китая (CAS) разработал низкоуглеродистые строительные материалы на натуральной основе для использования в низкоуглеродистом строительстве следующего поколения. Исследование было опубликовано в журнале Matter 20 сентября.
Низкоуглеродистые строительные материалы срочно необходимы из-за огромного потребления энергии и выбросов углекислого газа, связанных с традиционными строительными материалами на цементной основе.
Как правило, различные клеи, такие как геополимеры, смолы и клеи, получаемые под высоким давлением, используются в качестве заменителей цемента для производства низкоуглеродистых строительных материалов. По сравнению с этими связующими, клеи на натуральной основе являются перспективными благодаря возобновляемости и экологичности биоресурсов.
Были предприняты значительные исследовательские усилия для связывания зерен с использованием биополимеров в качестве адгезивов или подходов к биоминерализации. Однако из-за слабых механических свойств этих зернистых заполнителей все еще существуют практические конструктивные ограничения.
Изучая природу, исследователи обнаружили, что песчаные черви строят прочные колониальные замки из песка в качестве своих гнезд вдоль береговых линий, связывая различные крупинки, такие как песок и кусочки ракушек.
Исследователи поняли, что композитный клей, выделяемый червями sandcastle, был ключом к этой структуре. Клей содержит как катионные, так и анионные белки, что позволяет ему прочно связывать зерна друг с другом.
Имитируя этот процесс, исследователи изготовили низкоуглеродистые строительные материалы в стиле колониальных замков из песка с хорошими механическими характеристиками. Используя биополимерные клеи с противоположным зарядом, эти низкоуглеродистые строительные материалы на натуральной основе могут быть изготовлены из различных зерен (например, песка пустыни, морского песка, бетонного шлака и т.д.) при низкой температуре и атмосферном давлении.
Это исследование предлагает многообещающий способ ускорить трансформацию строительной отрасли за счет снижения потребления энергии и выбросов углекислого газа.