Бетон – відмінний та універсальний матеріал, але він не позбавлений своїх обмежень. Одна з найбільших проблем, яку вчені-матеріалознавці прагнуть обійти, — це крихкість. У бетону зовсім не дуже висока міцність на розтяг, що означає, що він схильний до розтріскування під навантаженням.
Одним зі способів розв'язання цієї проблеми може стати розробка бетону, що може заповнювати власні тріщини, і новий метод може стати такою панацеєю. Група під керівництвом інженера-механіка Конгруї Грейс Джин із Техаського університету A&M розробила бетон, який може відновлюватися сам, використовуючи силу синтетичного лишайника.
За словами дослідників, він перевершує попередні спроби створення «живого» бетону, що самовідновлюється, виготовленого з використанням бактерій, оскільки є повністю самодостатнім.
"Бетон, що самовідновлюється за допомогою мікробів, широко досліджувався понад три десятиліття, - пояснює Джин, - але він все ще страждає від одного важливого обмеження - жоден з наявних підходів до самовідновлення не є повністю автономним, оскільки для безперервного виробництва ремонтних матеріалів їм потрібне зовнішнє джерело поживних речовин для лікувальних агентів".
Наприклад, підходи з використанням бактерій можуть вимагати від людей розпилення поживних речовин вручну, щоб спонукати організми розпочати роботу з відновлення пошкодженого бетону. У статті, написаній Нішею Рокай з Університету Небраски-Лінкольна, та опублікованій в журналі Materials Today Communications, Джин і його колеги просувають цей підхід на крок далі.
Лишайники — це не окремі організми, а приклади облігатного мутуалізму, симбіотичного партнерства між грибком і ціанобактеріями чи водоростями. Дослідники розробили унікальний лишайник, використовуючи ціанобактерії, які фіксують вуглекислий газ та азот з атмосфери, та нитчастий гриб, який притягує іонізований кальцій та сприяє осадженню великої кількості карбонату кальцію – матеріалу, з якого зроблена яєчна шкаралупа, панцирі морських раків, корали та крейда.
У лабораторних випробуваннях ці лишайники змогли залікувати тріщини в бетоні, відклавши велику кількість карбонату кальцію, склеївши тріщину і не давши їй поширитись далі. Насправді це не відрізняється від давньоримського бетону, що самовідновлюється, який використовує хімічні реакції для виробництва карбонату кальцію для ремонту бетону.
На відміну від бактеріальних підходів, лишайник не потребує підживлення: він просто робить свою справу без сторонньої допомоги, і за ним не потрібен догляд людей. Його потрібно ще досліджувати — далі дослідники планують подивитися, як лишайник справляється з тріщинами, що вже існують, — але він може стати способом покращити термін служби матеріалу, який став життєво важливим для способу життя людства.
«Результати продемонстрували потенціал створення стабільної фототрофно-гетеротрофної системи для ремонту бетону, що самопідтримується», — пишуть дослідники, — «що використовує можливості двох видів одночасно та усуває необхідність у зовнішній постачі поживних речовин».
