我校科研团队在光响应微生物自修复混凝土领域取得新进展

近日，我校土木与交通学院张光洙副教授团队在水泥基材料裂缝自修复领域取得新进展。相关论文“Light-responsive algal-bacterial symbiosis for crack self-healing in cement mortar: evidence of surface-to-depth healing mismatch”发表于混凝土与水泥基材料领域国际权威期刊 Cement and Concrete Composites（中科院一区，影响因子IF=14.4）。该研究构建了光响应藻菌共生自修复体系，揭示了裂缝表面快速修复与深部持续修复并非完全同步的现象，为微生物自修复混凝土的精准设计与工程应用提供了新的理论依据。

混凝土在服役过程中受到收缩、温湿度变化、外部荷载及环境侵蚀等因素影响，容易产生裂缝。利用微生物诱导碳酸钙沉积填充裂缝，是近年来水泥基材料智能修复领域的重要研究方向。然而，传统好氧细菌在裂缝深部往往面临供氧不足的问题，限制了矿化反应和深层修复效果。针对这一难题，研究团队构建了光响应藻菌共生修复体系，利用螺旋藻的光合作用改善裂缝内的供氧环境，促进细菌诱导碳酸钙矿化并生成方解石。

研究发现，螺旋藻 Spirulina platensis 的光合作用有助于改善裂缝微环境的供氧条件，提高假坚强芽孢杆菌 Bacillus pseudofirmus 在高碱水泥基环境中的可培养性，进而增强其代谢活性并促进碳酸钙矿化沉积。人工光照虽能进一步加快裂缝自我修复，却因表面过早封闭而限制氧气和营养物质向裂缝深部输送，导致表面修复与深部修复不同步。这一发现为自修复材料从追求表面闭合转向兼顾修复深度、内部连续性和抗渗性能提供了新思路。此外，螺旋藻还可通过光合作用吸收并固定二氧化碳，使该体系展现出裂缝自修复与生物固碳协同的潜力。

该研究由东北林业大学、青岛农业大学、韩国江原国立大学共同完成，充分彰显了我校交通基础设施学科研究成果的交叉性和前沿性。