記者從中國科學院理化技術研究所獲悉，該所仿生材料與界面科學重點實驗室的研究人員受自然界中沙塔蠕蟲構筑巢穴過程啟發，利用天然基粘結劑粘結沙粒、礦渣等各類固體顆粒，在低溫常壓條件下制備了力學性能優異的仿生低碳新型建筑材料，為在建筑領域中降低碳排放量提供了新思路。研究成果近日在國際學術期刊《物質》（Matter）雜志發表。

圖：利用沙漠沙、海沙、礦渣等不同固體顆粒均可構筑高強度仿生低碳新型建筑材料

生產傳統水泥基建材在高溫焙燒過程中需消耗大量能量并產生巨額碳排放量。發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，對于在建筑領域內降低碳排放量具有重要意義。近年來，國內外開展了大量的研究工作，提出多種基于天然原料的粘結劑，如生物高分子、細菌礦化粘結劑及酶礦化粘結劑等。然而，目前利用各類天然基粘結劑粘結沙粒及其他固體顆粒所形成的塊材強度普遍較低，難以滿足實際建筑需求。因此，設計天然基低碳建筑材料仍具有挑戰性。

中國科學院理化技術研究所王樹濤研究員團隊運用仿生策略，設計了受沙塔蠕蟲巢穴所啟發的天然基仿生低碳新型建筑材料。自然界中，沙塔蠕蟲可通過分泌復合有正電性蛋白與負電性蛋白的粘液粘結沙粒構筑堅固的巢穴。受此過程啟發，引入正電性季銨化殼聚糖與負電性海藻酸鈉形成仿生天然粘結劑，實現了對于沙粒、礦渣等各類固體顆粒的牢固粘結，并最終在低溫常壓條件下形成高強度低碳建筑材料。

圖：受沙塔蠕蟲巢穴啟發的仿生低碳新型建筑材料設計及力學性能

據了解，該天然基仿生低碳新型建筑材料的抗壓強度高達17兆帕，可達到常規建筑材料要求標準。此外，該天然基仿生低碳新型建筑材料具有優異的抗老化性能、防水性能以及獨特的可循環利用性能。因此，這一仿生低碳新型建筑材料在低碳建筑領域具有巨大應用潛力。