固载微生物自修复材料是一种将微生物与特定载体结合,利用特定微生物代谢特性实现材料缺陷修复的技术。微生物自修复材料通常由固载微生物(修复主体)、载体(保护与赋形介质)、营养物/矿化剂等组成。
固载微生物又称载体固化微生物,是通过特定的技术手段将一种或多种微生物固定在空间载体上,在一定条件下激活后可释放高密度微生物。固载微生物具有微生物密度高、环境耐受力强、稳定性好等优势,固载技术包括吸附法、包埋法、交联法、自固定法、介质截留法等,其中吸附法包括物理吸附法、离子吸附法两类。
根据新思界产业研究中心发布的
《2026-2030年固载微生物自修复材料行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示,载体是固载微生物自修复材料的另一核心组成,其可为微生物提供物理庇护和生存空间,防止微生物在高碱、高温或机械搅拌等环境中失活。目前研究和应用中的载体主要为无机多孔材料,包括膨胀珍珠岩、沸石、硅藻土、陶粒、火山石、废弃泡沫混凝土等,其他载体还包括有机/复合载体(海藻酸钠-壳聚糖微胶囊)、纳米材料载体等。
微生物自修复混凝土是固载微生物自修复材料代表性产品形态之一,核心原理是利用特定微生物(如脱氮硫杆菌、纤维杆菌等)在生理代谢过程中分解尿素,生成氨气和碳酸根离子,进而钙离子反应,形成碳酸钙(CaCO3)沉淀,碳酸钙沉淀可以填充混凝土的孔隙或裂缝,从而达到修复的目的。微生物自修复混凝土适用于地下工程、水工结构、隧道接缝、桥梁加固等难以进行后期维护的场合。
作为环保友好型技术,微生物自修复材料已获得国家层面推广应用。国家发展改革委公布的《产业结构调整指导目录(2024年本)》,将混凝土自修复材料的开发和应用列入鼓励类;中国建筑科学研究院等机构参与的团体标准T/CCTAS 243-2025《水泥混凝土裂缝微生物修复技术指南》已发布实施。
新思界
行业分析人士表示,我国固载微生物自修复材料相关研究单位有河南理工大学、同济大学、东南大学、天津城建大学、太原理工大学等,其中天津城建大学荣辉教授、王海良教授团队牵头完成的“负载多元微生物的陶砂自修复混凝土设计制备应用成套技术”在第51届瑞士日内瓦国际发明展上获得金奖。
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