助力建筑领域减排 中国科学家研制出仿生低碳新型建筑材料

中新网北京9月23日电 (记者 孙自法)自然界中沙塔蠕虫构筑巢穴有何值得人类借鉴？中国科学家受其启发最新研制出一种仿生低碳新型建筑材料，可为建筑领域降低碳排放量提供新思路，也有望助力实现“双碳”(碳达峰碳中和)目标。

中国科学院理化技术研究所(理化所)9月23日向媒体发布消息说，该所仿生材料与界面科学重点实验室王树涛研究员团队受沙塔蠕虫构筑巢穴过程的启发，利用天然基粘结剂粘结沙粒、矿渣等各类固体颗粒，在低温常压条件下成功制备出力学性能优异的仿生低碳新型建筑材料。这一材料领域重要应用研究成果论文，近日在国际专业学术期刊《物质》发表。

利用沙漠沙、海沙、矿渣等不同固体颗粒均可构筑高强度仿生低碳新型建筑材料。中国科学院理化所 　供图

据论文通讯作者王树涛研究员介绍，生产传统水泥基建材在高温焙烧过程中需消耗大量能量并产生巨额碳排放量，而发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，对于在建筑领域内降低碳排放量具有重要意义。近年来，中外学术界和产业界开展大量研究工作，提出多种基于天然原料的粘结剂，如生物高分子、细菌矿化粘结剂及酶矿化粘结剂等。不过，目前利用各类天然基粘结剂粘结沙粒及其他固体颗粒所形成的块材强度普遍较低，难以满足实际建筑需求。因此，设计天然基低碳建筑材料仍具有挑战性。

王树涛表示，针对天然基低碳建筑材料研发难题，研究团队运用仿生策略，设计出受沙塔蠕虫巢穴所启发的天然基仿生低碳新型建筑材料。在自然界中，沙塔蠕虫可通过分泌复合有正电性蛋白与负电性蛋白的粘液粘结沙粒构筑坚固的巢穴。受此过程启发，研究团队引入正电性季铵化壳聚糖与负电性海藻酸钠形成仿生天然粘结剂，实现对于沙粒、矿渣等各类固体颗粒的牢固粘结，并最终在低温常压条件下形成高强度低碳建筑材料。

受沙塔蠕虫巢穴启发的仿生低碳新型建筑材料设计及力学性能。中国科学院理化所  供图

论文第一作者、中国科学院理化所博士研究生徐雪涛说，研究团队此次成功研发制备的天然基仿生低碳新型建筑材料，其抗压强度高达17兆帕，可达到常规建筑材料要求标准。此外，该天然基仿生低碳新型建筑材料具有优异的抗老化性能、防水性能以及独特的可循环利用性能，因此在低碳建筑领域具有巨大应用潜力。(完)