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纳豆钢筋来了！日本发现提高混凝土钢筋耐腐蚀性的新方法

2019-11-21 22:07:18

9月20日报道，日本爱媛大学研究人员K. Kawaai等发现了一种通过降低阴极反应中溶解氧的渗透性来提高混凝土钢筋耐腐蚀性的新方法。此外，该方法还有利于促进碳酸钙的形成，进而使混凝土中的裂缝自行闭合。相关研究成果发布于《水泥与混凝土研究》杂志。

钢筋锈蚀会导致混凝土的耐久性降低。腐蚀过程涉及阳极和阴极区域的电化学反应，其中阴极反应需要氧气和水的参与。通常来讲，孔溶液中的溶解氧是决定混凝土中钢筋腐蚀速率的重要控制因素。它与溶解液在孔溶液中的渗透性有关，并受到胶凝混合物中纳豆枯草杆菌（Bacillus subtilis natto）代谢活动的影响。

Kawaai等采用交流阻抗法和半电池电位法等方法测试了混凝土钢筋的电化学性能，并绘制了经干湿循环氯离子诱导腐蚀相应龄期后的阴极极化曲线，进而分析了钢筋的腐蚀过程。在通过干湿循环将样品暴露于氯化物诱导的腐蚀测试之前和之后的28天和91天，测量了阴极极化曲线。

结果表明，在添加了纳豆枯草杆菌的砂浆试样中，根据极限电流密度推算出的氧气渗透率明显降低。其可能原因在于：在混合砂浆中，纳豆枯草杆菌促进了有机物氧化消耗溶解氧的过程。因此，在钢筋混凝土中加入纳豆枯草杆菌培养液，可使耐腐蚀性增强。半电池电势、微/宏电池腐蚀电流密度的测试结果也验证了该结论的正确性。

据悉，纳豆菌有着奇妙的特性，随着外部环境湿度的变化，它会吸水或者放水，由此还会造成自身体积的膨胀或收缩。

此前，美国麻省理工学院BioLogic(生物逻辑)团队使用“纳豆枯草芽孢杆菌”制作的神奇智能服装。团队中来自生物工程专业的成员发现，即使纳豆菌死去，其细胞内所含的一些生物质使这一特性仍可运作。

由此，团队得以将纳豆菌制成一种生物膜，并尝试与其他材料结合成全新的复合材料，以利用这种膨胀-收缩的性质。“研发过程并非一帆风顺，经过多次试验，我们找到了合适的材料——氨纶，并将生物膜多层印刷在上面。”因此，“细菌衣”实际上是由结合了纳豆菌细胞的氨纶制成的。

团队制作的视频显示，当身体发热、出汗，这种生物合成材料就能作出响应，一片片像鳞片一样的皮瓣开始卷曲。当湿度继续上升，皮瓣会完全打开，达到最佳的透气性。研究人员表示，成功研发这件智能衣服使人们意识到，我们能够精确地校准生物材料的行为，它成为某种机器，而不是不可预知的生物体。

这件由细菌制成的衣服向人们展示了一个全新的智能化前景：我们终将告别电机或马达，而改用活生生的生命体。它们能够对水分、温度等自然环境作出反应，潜藏着丰富的可能性，将带来目前许多产品无法实现的功能。

生物谷药业
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