适于挤出型3D打印的微生物矿化纤维微筋混凝土制备与性能研究

基于现阶段3D打印纤维增强混凝土流动性和抗裂需求,结合微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术的裂缝自愈合能力,提出一种适于挤出型3D打印的微生物矿化纤维微筋混凝土材料。通过对不同微生物掺量(0、10%、20%、30%)的微生物矿化纤维微筋混凝土进行流动性测试及抗折、抗压强度试验,分析了微生物的掺入对微生物矿化纤维微筋混凝土流动性和力学性能的影响;接着利用灰色关联度理论,进一步探讨了微生物掺量对微生物矿化纤维微筋混凝土力学性能的影响。最后利用跳桌试验和可建造性测试评价了材料的可打印性。试验结果表明:微生物的掺入对微生物矿化纤维微筋混凝土的流动性有明显改善,随着微生物掺量的增多,微生物矿化纤维微筋混凝土拌合物的扩展直径由168 mm分别增加到176 mm、182 mm和178 mm,增幅为4.7%、8.3%和6.0%,流动性和增幅呈先大后小的趋势;当微生物掺量为20%时,微生物矿化纤维微筋混凝土的流动性达到最优,且是影响微生物矿化纤维微筋混凝土抗折和抗压强度的主要因素;进行3D打印可建造性测试时,其具有一定的挤出性和形状保持能力。

纤维增强微生物混凝土抗裂性能及自修复试验

为了探究纤维对微生物混凝土抗裂性能和裂缝自修复效果的改善作用,试验优选出聚丙烯腈纤维并掺入微生物混凝土中,测试掺入纤维后微生物混凝土的力学性能、自修复养护期的裂缝透水性和裂缝残余宽度。试验结果表明,当纤维掺量为1.5 kg/m^(3)时,混凝土试件的劈裂抗拉强度恢复至未加载体试件的95.1%;修复养护28 d后,平均裂缝宽度为0.43 mm的试件透水性系数由3.35×10^(-5)m/s降至3.40×10^(-6)m/s,降幅达89.9%;能够愈合的最大裂缝宽度为0.82 mm。在微生物自修复混凝土中掺入纤维可有效提高其抗裂性能,增强裂缝自修复效果。

华北地台中元古代微生物成因白云岩

白云岩是一种重要的碳酸盐岩类型，在古代沉积地层，特别是前寒武系中分布广泛，并常构成碳酸盐岩台地的重要组成部分，但在现代地表沉积环境中却很少发现有原生白云岩沉积。这种现象构成了地质研究中长期存在的疑难，常被称之为“白云岩问题”。近年大量的实验研究表明，在地表温度条件下，仅当有微生物参加条件下，才能发生原生白云石沉淀。

基于微生物的可控生物制造

微生物种类丰富,尺寸涵盖纳米与微米级,是天然的可用于纳米、微米及多层次跨尺度加工的"基本单元"。目前的生物制造方法大多不适用于微生物活细胞,无法发挥其整体的生物学功能及优势。本研究探索并建立了微流控和磁控的可用于微生物活体的微纳米生物制造新方法,定位操纵和有序排列微生物活体。以微生物为微纳米机器人,诱发其特有的生物学功能,进行受控自组装等生物制造过程,由此有望设计和创制一系列新型特殊功能材料和器件。