- By md
- In الإدارة الهندسية
زراعة مواد البناء
طور العلماء طريقة لزراعة مواد البناء باستخدام قوالب محبوكة وشبكة جذور الفطريات كبديل محتمل لمواد البناء التقليدية. يمكن أن يقلل المركب ، المسمى mycocrete ، من التأثير البيئي لصناعة البناء.
توثق الورقة ، التي تحمل عنوان “BioKnit: تطوير عجينة الميسيليوم لاستخدامها مع قوالب نسيج دائمة” ، بحثًا أجراه فريق من المصممين والمهندسين والعلماء في مجموعة أبحاث المنسوجات الحية ، وهي جزء من مركز التكنولوجيا الحيوية ، في البيئة المبنية بجامعة نيوكاسل. قسم.
بينما جرب الباحثون مركبات مماثلة من قبل ، فإن قيود الشكل والنمو للمواد العضوية جعلت من الصعب تطوير تطبيقات متنوعة تحقق إمكاناتها.
باستخدام القوالب المحبوكة كإطار مرن ، أو “صب الخرسانة” ، ابتكر العلماء الخرسانة الفطرية التي تكون أقوى وأكثر تنوعًا من حيث الشكل والشكل ، مما يسمح للعلماء بتطوير مواد بناء خفيفة الوزن وصديقة للبيئة نسبيًا.
يقول زميل المسار الأكاديمي بجامعة نيوكاسل (NUAcT) والمؤلف المقابل للورقة الدكتورة جين سكوت: “نطمح إلى تغيير شكل وملمس ورفاهية المساحات المعمارية باستخدام الفطريات جنبًا إلى جنب مع المواد الحيوية مثل الصوف ونشارة الخشب والسليلوز”.
شبكات الجذر
لصنع مركبات باستخدام الفطريات ، وهي جزء من شبكة الجذر للفطريات ، يخلط العلماء جراثيم الفطريات مع الحبوب التي يمكن أن تتغذى عليها والمواد التي يمكن أن تنمو عليها. يتم تعبئة هذا الخليط في قالب ووضعه في بيئة مظلمة ورطبة ودافئة للسماح للنمو الفطري ، وبالتالي ربط الركيزة ببعضها البعض بإحكام.
بمجرد وصوله إلى الكثافة المطلوبة ، ولكن قبل أن يبدأ في إنتاج أجسام الثمار ، أو الفطر ، يجف. يمكن أن توفر هذه العملية بديلاً رخيصًا ومستدامًا للرغوة والأخشاب والبلاستيك.
ومع ذلك ، تتطلب الفطريات الأكسجين لتنمو ، مما يحد من حجم وشكل القوالب الصلبة التقليدية ويحد من التطبيقات الحالية.
توفر قوالب المنسوجات المحبوكة المنفذة للأكسجين حلاً ، حيث يمكن أن تتغير من مرنة إلى قاسية ، مع نمو الفطريات. لاختبار ذلك ، شرعت سكوت وزملاؤها في تصميم خليط من الفطريات ونظام إنتاج يمكنه استغلال إمكانات الأشكال المحبوكة.
يوضح سكوت أن الحياكة هي نظام تصنيع ثلاثي الأبعاد متعدد الاستخدامات وخفيف الوزن ومرن وقابل للتشكيل.
وتوضح قائلة: “الميزة الرئيسية لتقنية الحياكة مقارنة بعمليات النسيج الأخرى هي القدرة على حياكة الهياكل والأشكال ثلاثية الأبعاد بدون درزات أو نفايات”.
تم تحضير عينات من مركب الميسليوم التقليدي من قبل العلماء كعناصر تحكم ، وزُرعت جنبًا إلى جنب مع عينات من الخرسانة الفطرية ، والتي تحتوي أيضًا على مسحوق ورق ، وكتل ألياف ورقية ، وماء ، وغليسيرين ، وصمغ الزانثان.
تم تصميم هذا المعجون ليتم تسليمه إلى قوالب الصب المحبوكة باستخدام مسدس حقن لتحسين اتساق التعبئة. يجب أن يكون المعجون سائلاً بدرجة كافية لنظام التوصيل مع الحفاظ على شكله أيضًا.
تم حياكة أنابيب هيكل الاختبار المخطط لها من خيوط ميرينو ، وتعقيمها ، وتثبيتها على هيكل صلب أثناء ملؤها بالعجين لضمان أن التغييرات في توتر النسيج لن تؤثر على أداء الخرسانة الفطرية.
بناء المستقبل
بمجرد تجفيف العينات ، خضعت لاختبارات القوة في الشد والضغط والانثناء. أثبتت عينات الخرسانة الفطرية أنها أقوى من عينات مركب الفطريات التقليدية وتفوقت على مركبات الميسيليوم المزروعة بدون صب الخرسانة المحبوكة.
بالإضافة إلى ذلك ، يوفر النسيج المحبوك المسامي للقوالب توفرًا أفضل للأكسجين وتقلصت العينات المزروعة فيه بشكل أقل من معظم المواد المركبة الميسيليوم عند تجفيفها. هذا يشير إلى أنه يمكن تحقيق نتائج تصنيع أكثر اتساقًا ويمكن التنبؤ بها.
كان الفريق أيضًا قادرًا على بناء هيكل نموذج أولي أكبر لإثبات المفهوم يسمى BioKnit – قبة معقدة قائمة بذاتها تم بناؤها في قطعة واحدة بدون وصلات يمكن أن تكون نقاط ضعف ، بسبب الشكل المحبوك المرن.
يقول سكوت: “إن الأداء الميكانيكي للخرسانة الفطرية المستخدمة مع صب الخرسانة الدائم المحبوك هو نتيجة مهمة ، وخطوة نحو استخدام الميسيليوم والمنسوجات الحيوية في البناء”.
“في هذه الورقة ، حددنا خيوطًا معينة ، وركائزًا ، و mycelium ضرورية لتحقيق هدف معين. ومع ذلك ، هناك فرصة واسعة لتكييف هذه الصيغة لتطبيقات مختلفة. قد تتطلب الهندسة المعمارية المصنوعة بيولوجيًا تقنية آلات جديدة لنقل المنسوجات إلى قطاع البناء “.
