“南加州大学利用细菌制造汽车材料 更加坚固有弹性”

据盖乌斯·汽车公司报道，南加州大学维特比工程学院( usc viterbi school of engineering )的研究人员使用活细菌制造坚固、耐用、弹性的工程材料。

(图片来源: Viterbi学校)

研究人员正在研究一种因分泌脲酶这种酶而出名的特殊细菌——巴氏杆菌( s. pasteurii)。 脲酶暴露在尿素和钙离子中时，会产生碳酸钙，这种矿物质化合物是骨骼和牙齿的重要组成部分。 在这项研究中，重要的创新点是诱导细菌生长碳酸钙矿物质，得到类似天然矿化复合材料的有序微结构。 研究人员qiming wang说:“细菌知道如何节省时间和劳力进行工作。 我们可以利用它们的智能设计混合材料，使其性能超过全合成材料。 ”

新生物材料将活菌与合成材料结合，其机械性能优于现有的任何天然或合成材料。 这在很大程度上得益于材料中的球( bouligand )结构，其特征是多层矿物质以相互不同的立场排列，形成“扭曲”和螺旋形状。 由于这个结构是利用细菌来实现这个目标的，所以仅靠合成法来制造并不容易。

为了制造这种材料，研究人员3d印刷了空方格即格子结构，通过在不同的立场铺设格子层形成了螺旋形状。 然后，将细菌导入这个结构。 细菌天生就喜欢附着在表面，因为它用他们的“脚”拉材料。 然后，细菌分泌脲酶，促进碳酸钙结晶的形成。 它们沿着表面生长，最终填补网格结构中的小方格或空的间隙。

测试表明，该结构强度非常高，可应用于航空空航天面板和框架等基础设施。 另外，这种活性材料比较轻，也为防弹背心和车辆装甲等防御APP提供了选择。

如果需要维护，也可以在这些材料中重新添加细菌。 研究人员表示，“这些生物材料仍然具有自身生长的特点。 材料受损时，可以加入细菌使其重新生长。 例如，如果应用于桥梁，则可以根据需要修复损坏的材料。 ”