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用太空塵埃和人類體液可開發“宇宙混凝土”

2021-09-23 09:21:06 | 來源: 科技日報 | 責編: 鄭思雯
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【中首圖】用太空塵埃和人類體液可開發“宇宙混凝土”

  曼徹斯特大學科學家制造“宇宙混凝土”。

圖片來源:英國曼徹斯特大學

  向火星運送一塊磚的費用可能超過100萬英鎊——這使得未來在火星上建造家園的成本高得令人望而卻步。據《今日材料Bio》雜志近日發表的研究,英國曼徹斯特大學的科學家們現已開發出一種可能克服這個問題的方法:創造一種類似混凝土的材料,這種材料由外星塵埃以及宇航員的血液、汗水和淚水組成。

  在這項研究中,來自人類血液的一種蛋白質與尿液、汗液或淚水中的一種化合物相結合,可以將模擬的月球或火星土壤黏合在一起,生產出一種比普通混凝土更堅固的材料,非常適合在外星環境中進行建筑工程。

  這種方法早已有之,被稱為原位資源利用,通常側重于對松散巖石、火星土壤(稱為風化層)和稀疏的水沉積物的使用。然而,還有一種被忽視的資源,那就是宇航員本身。

  科學家們此次證明了血漿中的一種常見蛋白質——人血清白蛋白可以作為模擬月球或火星塵埃的黏合劑,從而制造出一種類似混凝土的材料。由此產生的新材料,被稱為“宇宙混凝土”,抗壓強度高達25兆帕,與普通混凝土中所見的20—32兆帕的抗壓強度大致相同。

  科學家們進一步發現,加入尿素可以將抗壓強度進一步提高,性能最好的材料的抗壓強度幾乎達到40兆帕,大大超過普通混凝土的抗壓強度。

  科學家們計算出,以6名宇航員在火星表面執行為期兩年的任務來計算,期間可以生產出500多公斤的高強度“宇宙混凝土”。如果將其用作沙袋或熱熔風化層磚的砂漿,每個宇航員都可以生產出足夠的“宇宙混凝土”來擴大棲息地,使每次連續任務的可用住房增加一倍,可支持額外的宇航員。

  歷史上,動物血也被用作砂漿黏合劑??茖W家們研究了潛在的結合機制,發現血液蛋白變性或“凝結”可形成一種具有相互作用的擴展結構,這種被稱為“β-折疊”的相互作用,可將材料緊密地結合在一起。

  參與該項目的曼徹斯特大學的阿萊德·羅伯茨博士表示,令人興奮的是,太空時代的一個重大挑戰可能是在中世紀技術的啟發下找到了解決方案。而“這個概念簡直令人毛骨悚然。”(張佳欣)

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