[汽車之家 資訊]  如果有人告訴你，細菌并不可怕，甚至還能制造出堅固、耐受和有彈性的工程材料，你會怎么想？這并非一種幻想，而是南加州大學(xué)維特比工程學(xué)院（USC Viterbi School Of Engineering）發(fā)表在《Advanced Materials》（譯為：《先進材料》）上的研究論文。

　　研究人員研究的是一種特殊的細菌——巴氏葡萄球菌（S. pasteurii），這種細菌以分泌一種名為脲酶的酶而聞名。當(dāng)脲酶暴露在尿素和鈣離子中時，會產(chǎn)生碳酸鈣，這種礦物質(zhì)化合物是骨骼或牙齒中的重要組成部分。

　　在此項研究中，關(guān)鍵創(chuàng)新之處在于引導(dǎo)細菌生長碳酸鈣礦物質(zhì)，以獲得與天然礦化復(fù)合材料相似的有序微結(jié)構(gòu)。研究人員Qiming Wang表示：“細菌知道如何節(jié)省時間和精力去做事情，它們擁有自己的智慧，我們可以利用它們的聰明才智設(shè)計出優(yōu)于合成材料的混合材料�！�

　　事實上，從大自然中汲取靈感在工程學(xué)中并不新鮮�！氨M管細菌、真菌和病毒等微生物有時會有害于引起疾病，但它們也可能有益。我們使用微生物材料進行加工已有悠久的歷史，如使用酵母來釀造啤酒。但是關(guān)于利用微生物制造工程材料的研究有限。”Qiming Wang表示。

　　新生物材料將活細菌和合成材料結(jié)合在一起，所表現(xiàn)出的機械性能優(yōu)于當(dāng)前的任何天然或合成材料。在很大程度上，這是受益于材料中的球粒結(jié)構(gòu)，其特征是多層礦物質(zhì)相互之間以不同的角度排列，形成一種“扭曲”或螺旋形狀。這種結(jié)構(gòu)很難僅僅通過合成的方式制造，因此研究人員使用細菌來實現(xiàn)這一目標(biāo)。

　　為了制造這種材料，研究人員3D打印出格子結(jié)構(gòu)，其中為空方格，并使格子層以不同的角度鋪設(shè)，從而形成螺旋形狀。然后，將細菌引入該結(jié)構(gòu)中。細菌天生喜歡附著在表面上，因此會用它們的“腿”抓住材料。接著，細菌會分泌脲酶，促使形成碳酸鈣晶體。它們沿著表面生長，最終會填滿網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中的小方格或空隙。

　　“我們做了機械測試，證明這種結(jié)構(gòu)的強度非常高。他們還能夠抵抗裂紋擴展斷裂，并有助于抑制或耗散材料內(nèi)部的能量�？蓱�(yīng)用于航空航天面板和車架等基礎(chǔ)設(shè)施。”博士生An Xin說。另外，這種活性材料相對較輕，也可以為防彈衣或車輛裝甲等防御應(yīng)用提供材料上的選擇。

　　當(dāng)需要維修時，甚至可以在這些材料中重新加入細菌。研究人員表示：“這些生物材料仍然具有自我生長的特性。當(dāng)材料受損時，我們可以加入細菌使其重新生長。例如，如果我們將其應(yīng)用于車架上，可以在必要時修復(fù)受損材料。”（消息來源：viterbischool；編譯/汽車之家 李娜）

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