곰팡이가 친환경·내화 건축물의 열쇠를 쥐는 이유

대부분의 사람들은 집에 곰팡이가 생기지 않도록 노력합니다. 그러나 이제 두 그룹의 재료 연구자들이 건물 구조에 재료를 엮는 방법을 모색하고 있습니다.

섬유 과학자가 이끄는 첫 번째 그룹 제인 스콧 영국 뉴캐슬 대학교에서 곰팡이가 자라는 동안 균사체라는 곰팡이 가닥을 제자리에 고정하는 니트 구조를 만들었습니다. 그 결과 튼튼하고 친환경적인 구조물을 만드는 데 사용할 수 있는 경량 복합 재료가 탄생했습니다.

나노 엔지니어가 이끄는 두 번째 그룹 에버슨 칸다레 생명 공학자 티엔 후인 호주 멜버른에 있는 RMIT 대학의 연구진은 균사체를 사용하여 난연성 물질의 압축 시트를 만들었습니다. 희망은 그러한 시트가 치명적인 원인이 된 것과 같은 가연성 클래딩 패널을 대체할 수 있다는 것입니다. 그렌펠 타워 화재, 72년에 2017명의 런던 시민을 죽였습니다.

Charring 곰팡이는 보호 효과가 있습니다

Kandare, Huynh 및 동료들에게 균사체의 매력의 근원은 불 및 기타 복사열 소스에 노출되었을 때 행동하는 방식에 있습니다. 화염에 휩싸이는 대신, Grenfell 클래딩이 한 것처럼, 균사체로 이루어진 노출된 표면이 분해되어 숯이라고 하는 거친 검은 물질을 형성합니다. 이 숯 층은 두 부분으로 구성된 보호 효과가 있습니다. 열 전달 속도를 늦출 뿐만 아니라 아래 층의 휘발성 물질이 연소 영역으로 빠져나가는 것을 방지합니다.

또 다른 이점은 균사체가 탈 때 이산화탄소와 물만 생성한다는 것입니다. 이것은 상업용 난연제와 극명한 대조를 이룬다고 Huynh는 말합니다. 물리학 세계. "현재 건강 및 환경 문제가 있는 할로겐화 및 비할로겐화 난연제가 있습니다."라고 그녀는 설명합니다. "여기에는 브롬화물 및 염소(할로겐화) 또는 인 및 질소(비할로겐화) 기반 난연제가 포함되며 연소 시 [그들은] 독소를 생성합니다."

버섯 업계와 협력

저널에 발표된 최신 연구에서 폴리머 분해 및 안정성, RMIT 팀은 순수 균사체 시트를 성장시키는 방법을 개발하기 위해 뉴사우스웨일스 대학교 및 홍콩 폴리테크닉 대학교의 동료들과 협력했습니다. 그 결과 토스트 색깔의 판지와 비슷했으며 Huynh은 건물에 통합하는 가장 쉬운 방법은 벽지와 같은 기존 재료에 추가하는 것이라고 말했습니다. "가볍고 유연하며 다목적이므로 건축 산업에서 사용되는 여러 응용 분야에 적합합니다."라고 그녀는 말합니다.

RMIT 팀이 먹을 수 없는 브라켓 곰팡이의 배양에서 균사체 시트를 키우는 동안, 영지버섯, Huynh은 상업적인 버섯 재배자들이 발생시킨 폐기물로부터 시트를 생산하는 것도 가능해야 한다고 말했습니다. "이러한 곰팡이 제품의 생성은 사탕수수 산업의 농업 폐기물인 당밀을 사용합니다."라고 그녀는 설명합니다. “주어진 [세상] ~177억 XNUMX만 미터톤의 설탕 생산 2022-2023년에 이것은 폐기물 감소에 상당한 기여를 할 것입니다.”

균사체 구조를 위한 뜨개질 지원

지속 가능성과 폐기물 감소는 Scott과 벨기에 Newcastle 및 Vrije Universiteit Brussel의 동료들에게도 동기를 부여하는 요인입니다. 저널에 쓰기 생명 공학과 생명 공학의 개척자, 그들은 균사체 복합 재료의 우수한 열 및 음향 특성이 건물 내부의 폼, 목재 및 플라스틱에 대한 저렴한 대체품으로서 "거대한 잠재력"을 제공한다는 점에 주목합니다. 도전 과제는 구조와 안정성에 대한 요구 사항을 충족하면서 확장 가능하고 복잡한 모양을 가능하게 하는 방식으로 이러한 복합 재료를 성장시키는 것입니다.

균사체 합성물을 만들기 위해 과학자들은 일반적으로 곰팡이 포자를 곡물(식품 공급원) 및 톱밥 및 셀룰로오스(곰팡이가 자라는 기질)와 같은 물질과 혼합하여 시작합니다. 다음 단계는 혼합물을 틀에 넣고 따뜻하고 어둡고 습한 환경에 두는 것입니다. 이러한 조건에서 균사체는 상대적으로 빠르게 자라며 기질을 필라멘트 모양의 뿌리와 같은 구조로 결합합니다. 복합 재료가 원하는 밀도에 도달하면 성장 과정이 중단되고 재료가 건조되어 버섯이 생성되지 않습니다.

이것의 문제는 균사체가 자라려면 산소가 필요하고, 이 요구 사항은 곰팡이가 자랄 수 있는 곰팡이의 크기와 모양을 제한한다는 것입니다. 금형은 견고합니다. 대안으로 Scott은 강하지만 통기성이 좋은 메리노 울로 편직된 주형을 기반으로 균사체 혼합 및 생산 시스템을 설계하기 위해 직물 교육을 받았습니다.

"우리는 3D 니트 프로그래밍 및 제조에 대한 전문 지식을 포함하는 학제 간 연구원 그룹이므로 이 작업을 생성하기 위해 매우 고유한 기술 세트를 모을 수 있었습니다."라고 그녀는 말합니다. 물리학 세계. "다른 섬유 공정과 비교하여 편직 기술의 주요 장점은 이음새가 없고 낭비가 없는 3D 구조와 형태를 편직할 수 있다는 것입니다."

편직된 주형이 완성되면 Scott과 동료들은 이를 살균하고 단단한 구조물에 부착하여 균사체 콘크리트 또는 근근이 자라면서 이를 지지했습니다. 그런 다음 사출 건을 사용하여 종이 가루, 종이 섬유 덩어리, 물, 글리세린, 크산탄 검, 곰팡이 포자를 포함하는 부드럽고 점성이 있는 페이스트로 금형을 채웠습니다. "이러한 일관성은 다재다능하고 구조적으로 효율적인 3D 니트 거푸집으로 작업할 때 필요합니다."라고 Scott은 말합니다. "어려움은 아키텍처 규모의 프로토타입에 두 구성 요소를 결합하는 것입니다."

미래의 곰팡이가 핀 재료

2022년에 제작된 팀의 첫 번째 프로토타입은 myocrete의 기능을 생생하게 보여줍니다(사진 참조). 로 알려진 바이오니트, 이 1.8m 높이, 2m 직경의 독립형 구조물은 전체가 근섬유로 만들어졌으며 하나의 유닛으로 성장했습니다. 즉, 약점이 될 수 있는 접합부가 없습니다. 제목이 붙은 두 번째 프로토타입 거실, 균사체 포자, 튼튼한 Herdwick 양의 양털, 톱밥과 지역 공장의 폐지가 혼합되어 있습니다.

가공된 목재는 복잡한 3D 구조로 성형될 수 있습니다.

곰팡이를 싫어하는 소비자의 경우 BioKnit 및 The Living Room의 색상이 약간 불쾌할 수 있습니다. 표면은 표백제를 뿌릴 수 있는 것과 매우 유사합니다. 그러나 Scott은 다른 색상과 마감이 myocrete의 모양을 변형시킬 수 있다고 지적합니다. 어쨌든 그녀는 재료의 장점이 어떤 저항도 극복할 수 있다고 믿습니다. "미학은 새롭고 다릅니다. [그러나] 이 프로세스에서 우리가 찾은 매력은 내부 공간을 변화시키는 데 도움이 될 수 있는 새로운 모양과 형태를 생성하는 능력입니다."라고 그녀는 말합니다. "우리 작업에는 양모와 뜨개질과 같은 가장 일반적인 재료와 공정이 포함되며, 이것이 소비자에게 직물과 같은 친숙한 렌즈를 통해 균사체를 이해하는 방법을 제공한다고 생각합니다."

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• 출처: https://physicsworld.com/a/why-fungi-could-hold-the-key-to-eco-friendly-fire-resistant-buildings/