科技日報記者 劉霞
美國南加州大學研究團隊受珊瑚造礁啟發，研發出可從大氣中捕獲二氧化碳（CO2）并制造耐火建筑材料的新工藝，為研發碳負建筑開辟全新路徑。相關論文發表于最新一期《先進制造》雜志。
珊瑚蟲群落的生存智慧令人驚嘆。這些微小生物通過吸收海水中的鈣和二氧化碳，分泌碳酸鈣構筑起堅固的珊瑚礁。
研究團隊運用仿生學原理，采用3D打印技術，復刻出珊瑚的有機架構。他們先制備出具有多孔結構的聚合物支架，經導電涂層處理后接入電化學電路，再將其浸入氯化鈣溶液內。當向溶液中加入CO2時，其會水解成碳酸氫根離子，并與溶液中的鈣發生反應形成碳酸鈣。碳酸鈣會逐漸填滿3D打印聚合物支架的孔隙，最終形成致密的聚合物復合材料。
測試結果顯示，這些聚合物復合材料展現出極佳的機械強度、斷裂韌性和耐火能力。研究團隊解釋稱，遇到高溫時，碳酸鈣礦物會釋放出少量CO2，形成阻燃屏障，從而發揮滅火作用。此外，如果材料出現裂紋，只需接通低壓電源即可通過電化學反應實現自我修復。模塊化的設計也使新材料能像搭積木般組裝成大型建筑構件。
現有碳捕獲技術往往側重于儲存CO2或將其轉化為液體物質，但這些方法既昂貴又低效。新方法可讓捕獲的碳“變身”為防火建筑材料。全生命周期評估結果顯示，制造出的新材料的碳足跡為負值。鑒于建筑材料和建筑物碳排放量約占全球碳排放量的11%，該技術商業化后或將重塑綠色建筑新范式。
