王树涛研究员团队研制出仿生低碳新型建筑材料

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近日，中国科学院理化技术研究所仿生材料与界面科学重点实验室的研究人员受自然界中沙塔蠕虫构筑巢穴过程启发，利用天然基粘结剂粘结沙粒、矿渣等各类固体颗粒，在低温常压条件下制备了力学性能优异的仿生低碳新型建筑材料，为在建筑领域中降低碳排放量提供了新思路。研究成果发表在《物质》杂志上。论文通讯作者是王树涛研究员，第一作者是博士研究生徐雪涛。
　　据了解，生产传统水泥基建材在高温焙烧过程中需消耗大量能量并产生巨额碳排放量。发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，对于在建筑领域内降低碳排放量具有重要意义。近年来，国内外开展了大量的研究工作，提出多种基于天然原料的粘结剂，如生物高分子、细菌矿化粘结剂及酶矿化粘结剂等。然而目前利用各类天然基粘结剂粘结沙粒及其他固体颗粒所形成的块材强度普遍较低，难以满足实际建筑需求。因此设计天然基低碳建筑材料仍具有挑战性。

图1：利用沙漠沙、海沙、矿渣等不同固体颗粒均可构筑高强度仿生低碳新型建筑材料

　　王树涛研究员团队运用仿生策略，设计了受沙塔蠕虫巢穴所启发的天然基仿生低碳新型建筑材料。自然界中，沙塔蠕虫可通过分泌复合有正电性蛋白与负电性蛋白的粘液粘结沙粒构筑坚固的巢穴。受此过程启发，引入正电性季铵化壳聚糖与负电性海藻酸钠形成仿生天然粘结剂，实现了对于沙粒、矿渣等各类固体颗粒的牢固粘结，并最终在低温常压条件下形成高强度低碳建筑材料。
　　该天然基仿生低碳新型建筑材料的抗压强度高达17兆帕，可达到常规建筑材料要求标准。此外，该天然基仿生低碳新型建筑材料具有优异的抗老化性能、防水性能以及独特的可循环利用性能。因此，这一仿生低碳新型建筑材料在低碳建筑领域具有巨大应用潜力。
　　相关论文信息：https://authors.elsevier.com/c/1hnu69Cyxd31QJ


        文章来源：理化所
       王树涛，中国科学院理化技术研究所研究员，博士生导师，课题组长，入选国家杰青, 国家“万人计划”青年拔尖人才以及“引进国外杰出青年人才计划”。主要从事仿生多尺度粘附可控界面材料的研究，如抗粘附界面材料、高效生物识别粘附界面和器件以及疾病早期诊断等方面的研究。率先提出“结构匹配与分子识别”协同的生物识别粘附效应，并用于癌症检测，比传统细胞分离方法灵敏度提高1000倍，因此获2010年世界科技奖提名。曾获2006年中国重大科学进展，2008年中国科学院优秀博士论文（50篇），2009年全国百篇优秀博士论文提名奖，2013年中国化学会青年化学奖等奖项。发表SCI论文140余篇，其中包括Angew. Chem.（9篇），Adv. Mater.（20篇），JACS (2篇)，Nat. Protocol.(1篇) 他引4200余次，H因子39。授权中国专利8项，美国专利2项。并先后在Chemical Review, Chemical Society Review, Annual Review Nano Research, Account of Chemical Research, Journal of Photochemistry and Photobiology C: Chemistry Review, MRS Bulletin等国际著名杂志发表邀请综述，英文专著3章。研究成果多次被Nature, Nature medicine，Science Daily，Chem&Eng News，Materials Views China，Material Today，Lab Chip等亮点报道。被Nature Chemistry的“The Sceptical Chemist”、Asia-Pacific Biothech News的“People Watch”、China Science Daily等做了人物专访报道。