混凝土看​​似堅固耐用，但在自然環境面前卻出奇地脆弱。現在，德雷塞爾大學的研究人員展示了一種內嵌”生物纖維”的自癒合混凝土，它能利用細菌修補形成的裂縫。要成為世界上最常用的建築材料，就必須做好幾件事–混凝土易於製造、強度高，而且在理想條件下可以長期耐久。

生物纖維自癒合混凝土工作時的彩色掃描電子顯微鏡影像

但現實世界很少按照理想狀態運行，因此混凝土會不斷受到風化，產生裂縫。這才是真正的問題所在，因為溫度波動會迫使裂縫擴大，而濕氣則會引發各種侵蝕混凝土的過程。

因此，混凝土結構需要經常維護，這不僅成本高且不方便，還會增加製造這種材料對環境的影響（本來就很大）。如果能找到減緩劣化的方法，就能省去很多麻煩。

這就是德雷塞爾生物纖維的用武之地。這些聚合物纖維不僅能起到物理加固作用，還具有重要的雙重作用，即自我修復機制。纖維表面塗有一層水凝膠，水凝膠中含有內生孢子，內生孢子是細菌的休眠形式，可以抵禦極端環境，當環境變得更舒適時，內生孢子又會重新甦醒。然後在水凝膠層上塗上一層薄薄的聚合物外殼。

生物纖維混凝土可以像其他混凝土一樣使用，但它的秘密超能力只有在以後開裂時才會顯現出來。當水到達生物纖維時，水凝膠就會膨脹並破殼而出，推向地表。在這個過程中，沉睡的細菌被喚醒，它們開始從周圍的混凝土中吸收碳和鈣。這就產生了碳酸鈣，一種填補和修補裂縫的膠結材料。

團隊的首席研究員阿米爾-法納姆（Amir Farnam）說：”這是一項令人興奮的進展，因為我們一直在努力利用大自然的靈感來改進建築材料。我們每天都在看到，老化的混凝土結構正在遭受破壞，從而降低了其功能壽命，並需要進行昂貴的關鍵性維修。試想一下，它們能自我修復嗎？在我們的皮膚中，我們的組織通過注入自我修復液–血液–的多層纖維結構自然實現自我修復。這些生物纖維模仿了這個概念，並利用造石細菌創造出能對損傷做出反應的活體自癒混凝土。”

研究團隊表示，雖然癒合時間可能會有所不同，但生物纖維似乎能夠在短短一兩天內修補裂縫。先前的研究已經製造出了注入細菌的自癒合混凝土，但主要挑戰之一是如何在混凝土完好無損的情況下保持微生物長期存活。使用包裹在聚合物保護殼下的水凝膠中的休眠內生孢子可能是答案。

雖然還有很多工作要做，但研究人員表示，生物纖維混凝土最終可以幫助降低建築物的維護需求，並減少混凝土生產過程中的二氧化碳排放量。

這項研究發表在《建築與建材》雜誌。