據(jù)估計(jì)，將一塊磚運(yùn)送到火星的花費(fèi)大約為兩百萬美元，這使得未來在那里建造殖民基地的成本讓人望而卻步。近日，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)（University of Manchester）的科學(xué)家們的一項(xiàng)新研究或許具有解決這個(gè)問題的潛力：使用外星球的土壤和人類的血液、汗液與淚水，制造一種類似混凝土的建材。

　　該團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，存在于人類血液中的血清蛋白和存在于尿液、汗液或眼淚中的尿素結(jié)合后，可以將模擬的月球或火星土壤粘合起來，制造出一種比普通混凝土強(qiáng)度更高的材料。這種材料可以完美勝任地外建筑的建材。

　　不攜帶建筑材料登陸火星，只能就地取材去修建建筑和庇護(hù)所，這種方式被稱為“就地資源利用”（in-situ resource utilisation ，簡(jiǎn)稱 ISRU）。該方法的關(guān)鍵在于如何利用松散的巖石和火星表面的土壤（又叫風(fēng)化層），以及珍稀的水儲(chǔ)備。然而，有一種實(shí)際上存在于任何一次載人任務(wù)中的資源卻長(zhǎng)期以來都被忽視了，那就是宇航員們本身。

　　在 9 月 10 日在線發(fā)表于 Materials Today Bio 期刊的一篇論文中，科學(xué)家們實(shí)驗(yàn)證明，大量存在于人類血漿中的人血清白蛋白（HSA）可以作為一種粘合劑，將模擬的月壤和火星土壤制成一種類似混凝土的材料。得到的這種新材料被命名為 AstroCrete，使用不同配方得出的抗壓強(qiáng)度有差異，最高可達(dá) 25 Mpa，與常見混凝土的 20-32 Mpa 大致相當(dāng)。

　　其實(shí)使用牛血清白蛋白也是可以的，但額外將牛送到火星不太劃算。

　　科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，加入尿素（一種人體通過尿液、汗水和眼淚排出的代謝廢物）可以將抗壓強(qiáng)度進(jìn)一步提高 300% 以上，性能最好的材料的抗壓強(qiáng)度接近 40 Mpa，大大強(qiáng)于普通的混凝土。研究參與者之一、來自曼徹斯特大學(xué)的 Aled Roberts 博士表示，與其他許多計(jì)劃應(yīng)用在月球和火星上的建造技術(shù)相比，這項(xiàng)新技術(shù)具有相當(dāng)明顯的優(yōu)勢(shì)。

　　“科學(xué)家們一直在努力開發(fā)可行的技術(shù)來在火星表面生產(chǎn)類似混凝土的材料，但是我們卻從未想到，答案可能一直在我們自己體內(nèi)，”他說。

　　材料制成后需要在4°C保存，48小時(shí)內(nèi)使用完畢，在65°C下放置一夜即可固化。該研究還證明，這樣合成的材料具備應(yīng)用于 3D 打印的潛力。由于缺乏合適的3D打印設(shè)備，研究團(tuán)隊(duì)將材料裝進(jìn)一支注射器，模擬了3D打印的過程。

科學(xué)家們計(jì)算得出，一升人類血漿所包含的血清蛋白可制造約 300 克此類地外風(fēng)化層生物復(fù)合材料（extraterrestrial regolith biocomposites）。如果每周獻(xiàn)血兩次，每個(gè)宇航員一周可以制造約 2.5 千克材料，相當(dāng)于一塊標(biāo)準(zhǔn)的粘土紅磚。在為期兩年的火星任務(wù)期間，六名宇航員總計(jì)可以生產(chǎn)超過 500 公斤的高強(qiáng)度 AstroCrete。如果將它們用作砂漿，來粘合沙袋或者用風(fēng)化層材料燒制成的磚塊，那么每個(gè)人生產(chǎn)的 AstroCrete 都足以為營(yíng)地?cái)U(kuò)建出容納一名新宇航員的空間，也就是說一次任務(wù)可以將整體的居住空間翻一番。

　　但需要補(bǔ)充的是，盡管和捐獻(xiàn)全血相比，捐獻(xiàn)血漿通常允許更短的時(shí)間間隔，但是根據(jù)英國(guó)的獻(xiàn)血指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，符合條件的健康人每?jī)芍芸删璜I(xiàn)一次血漿，每次捐獻(xiàn)一袋（560ml）。

　　研究團(tuán)隊(duì)還指出，這項(xiàng)技術(shù)可能在地球上也能找到用武之地?；炷潦侨蚪?jīng)濟(jì)發(fā)展的一塊基石，其二氧化碳排放占據(jù)人類來源排放量的 8%?；炷恋奶寂欧庞幸话雭碜杂趯⑻妓徕}熱分解制造氧化鈣的過程，后者是混凝土的主要原料之一。因此，研究團(tuán)隊(duì)主張利用合成蛋白作為粘合劑，例如使用合成的蛛絲蛋白。

　　動(dòng)物血液在歷史上曾經(jīng)被用作砂漿的粘合劑?！白屓伺d奮的是，太空時(shí)代的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)可能受到來自于中世紀(jì)的啟發(fā)而找到了解決方案，”Roberts 說。

　　科學(xué)家們進(jìn)一步研究了這種結(jié)合的內(nèi)在機(jī)理，發(fā)現(xiàn)人血清蛋白會(huì)變性，或者說“凝結(jié)”，形成一種具有 β-折疊（beta sheets）相互作用的二級(jí)結(jié)構(gòu)，將材料緊緊地結(jié)合在一起。

　　研究團(tuán)隊(duì)也承認(rèn)，未來還需要進(jìn)行大量研究以評(píng)估這一概念的可行性，例如該材料在火星環(huán)境條件下的耐久性。該研究中的實(shí)驗(yàn)都在室溫下進(jìn)行，而火星晝夜溫差極大，高溫約 20 °C，低溫可達(dá) ?153 °C。火星環(huán)境低氣壓、強(qiáng)輻射的特點(diǎn)也要納入考慮。

　　此外，還需要研究在低重力環(huán)境中持續(xù)捐獻(xiàn)血漿的長(zhǎng)期健康影響，以及通過實(shí)驗(yàn)評(píng)估在不影響宇航員健康的情況下能夠提取多少血清蛋白。研究團(tuán)隊(duì)相信這一技術(shù)有望在火星基地建設(shè)中得到重要的應(yīng)用，但是在更遙遠(yuǎn)的未來，植物來源蛋白等其他更好的材料將取而代之。

本文轉(zhuǎn)自中國(guó)混凝土網(wǎng)

http://news.hunningtu.biz/20211010/2877942.html

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