新华社北京9月25日电（记者 张泉）中国科学院理化技术研究所研究团队受自然界中沙塔蠕虫构筑巢穴过程启发，在低温常压条件下制备了力学性能优异的仿生低碳新型建筑材料，为建筑领域节能减排提供了新思路。相关成果日前在国际学术期刊《物质》发表。


“传统的水泥基建材，在生产过程中需消耗大量能量，同时会产生大量碳排放，发展新型低碳建筑材料具有重要意义。”文章通讯作者、中国科学院理化技术研究所研究员王树涛说。


据介绍，近年来国内外开展了大量研究工作，尝试用粘结剂将沙粒、矿渣等固体颗粒粘结起来形成天然基建筑材料，然而此类材料强度普遍较低，难以满足实际建筑需求。



此项最新研究中，研究团队运用仿生策略，设计了天然基仿生低碳新型建筑材料。“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。受此启发，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粘结剂，实现了对各类固体颗粒的牢固粘结。”文章第一作者、中国科学院理化技术研究所博士研究生徐雪涛说。


“这种天然基仿生低碳新型建筑材料的抗压强度可达17兆帕，可达到常规建筑材料要求标准。”王树涛说，这种材料还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，在低碳建筑领域具有很大应用潜力。


据了解，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。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，国内外开展了大量的研究工作，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。然而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。


受沙塔蠕虫启发，王树涛研究员团队运用仿生策略，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，实现了对于沙粒、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。


该天然基仿生低碳新型建筑材料的抗压强度高达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，这一仿生低碳新型建筑材料在低碳建筑领域具有巨大应用潜力。


据了解，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。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，国内外开展了大量的研究工作，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。然而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。


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。中国科学院理化技术研究所王树涛研究员团队受此过程启发，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，实现了对于沙粒、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。该天然基仿生低碳新型建筑材料的抗压强度高达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，在低碳建筑领域具有巨大应用潜力。