跟着沙塔蠕虫学盖房子

生产传统水泥基建材时，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。建筑学作为一个具备高度交叉性的学科，正受到自然科学以及社会科学各领域的影响。尽管，生物学与建筑学有着明显的差异和距离，但是如果将大自然视为建筑设计的灵感来源，并通过美学形式和象征性联想来模仿自然，往往能得到意想不到的效果。

我们都知道普通的商业胶水必须得在干燥的环境中使用，否则水分的存在会严重破坏其使用过程中的粘附效果。然而在自然界中存在着这样一些海洋生物，它们分泌的蛋白质胶粘剂能够在水下牢固地粘附在各种各样的表面上，例如贻贝可以依靠足丝将自己柔软的躯体粘附在坚硬的礁石表面上；沙塔蠕虫和石蛾的幼虫都能通过自身分泌的粘附剂将沙子和石头组装成管状的壳体结构来保护自己；藤壶能够通过次生胶将自己坚硬的外壳粘附在岩石上。

沙塔蠕虫的管状屋

沙塔蠕虫的这种“超级胶水”引起了科学家的兴趣。研究人员发现，“超级胶水”是复合有正电性蛋白和负电性蛋白的粘液，蛋白质中包含了磷酸盐、胺类和含粘合促进剂的分子。近日，我国科学家便受到沙塔蠕虫的启发，发明了仿生粘结剂，在低温常压条件下，粘结沙粒、矿渣、煤渣、碎砖渣等各种固体颗粒，制备出力学性能优异的仿生低碳新型建筑材料。相关研究成果发表在国际学术期刊《物质》杂志上。

这种带有相反电荷高分子的天然基仿生粘结剂可通过静电相互作用，同时增强粘结剂与固体颗粒间的界面粘附强度以及粘结剂的本体强度，进而实现对于固体颗粒的牢固粘结，并最终形成高强度建筑材料。该天然基仿生低碳新型建筑材料的抗压强度高达17 MPa，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。

沙塔蠕虫的“超级胶水”不仅启发着科学家研制力学性能优异的仿生低碳新型建筑材料，还启发着科研人员开发用于血管手术的密封剂。我们知道，在血管手术中，伤口的愈合是很棘手的问题。由于身体的不断运动，传统的外科胶经常难以固定，并且它们还会与周围的水分发生反应，减弱其效力。而总部位于巴黎的Tissium公司开发了一种用于血管手术的密封剂，这种密封剂便是利用加利福尼亚沙塔蠕虫的胶状分泌物开发的。

沙塔蠕虫

相比之下，Tissium公司的密封胶是疏水性的，具有较好的粘性。这意味着它能很好的保持在固有位置，不会被水分干扰或冲走。外科医生将这种生物胶涂抹在伤口处，并经紫外线照射，使其在几秒钟内固化。

在超快海水淡化膜的研制过程，沙塔蠕虫也给科学家们提供了灵感来源。海水淡化技术的开发已经经过好几十年的历程，开始的时候使用热方法，但是能耗相对高，因为水要汽化之后再冷凝，消耗大量的热量。随着膜技术的发展，开始出现了膜法，大家比较熟悉的叫反渗透RO膜。后来发展成为热法、膜法耦合，叫热膜耦合的方法。

热膜耦合方法中的“膜”是一种化学材料，这个材料一般是通过溶剂热的方法来合成的，材料都是以粉末、微晶状态存在，所以说它没有办法直接成膜。天津大学和南开大学共同组成的科研团队受沙塔蠕虫的启发，开发出了“超快海水淡化膜”，通过把微晶粉末通过超声分散剥离成纳米胶带和纳米片，把一些小的膜碎片，通过静电相互作用，最后才构成一个无缺陷的膜。这一方法就好比沙塔蠕虫把贝壳的片用自己的分泌唾液粘上用来筑巢，这样制出来的膜不仅能实现高通水量，还具有突出的抗污染能力，一定程度克服了传统反渗透膜寿命较低的问题。

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