科幻小说作家Arthur C. Clarke有一句名言：“任何足够先进的技术都与魔法没有区别。”这句话给荷兰代尔夫特理工大学航空航天结构和材料副教授Kunal Masania留下了深刻的印象。
“我一直深受这句话的启发，”Masania说道：“通过我的研究，我希望给人们的生活带来一些魔法。”
活体材料
Masania正在开发可以被用于航空航天和运输领域的活体材料。这些材料正如它们听起来那样，实际上是活生生的生物，包括真菌和细菌等微生物，它们赋予了这些材料维持其自身完整性及自我修复的能力。
也许听起来像是魔法，但实际上这种材料是真实存在且发展迅速的。
作为AM-IMATE五年项目的一部分，Masania于2023年1月获得了欧盟的资助，以研究生物有机体被整合到工业或工程创新材料中的潜力。他解释道：“该项目的目标是制造出一种具备生物体某些特征的工程结构，具体来说需要其具备感知和适应机械应力的能力。”
3D打印真菌
Masania正在开发的这种材料是一种结合了活真菌细胞和木材的复合材料。它由水凝胶和菌丝体组成，菌丝体是一种通常生活在地底的真菌丝状结构。
“我们选择了真菌，因为真菌是一种非常强大的生物体，它们对恶劣的环境有很强的耐受性，并且相对容易培养，”Masania说到。此外，真菌细胞还有很强的连接能力。菌丝体可以生长为一个巨大的传感网络，使其能够在整个结构中相互发送信号。这也意味着科学家们可能只需要在整块材料中掺入几个细胞，这些细胞就能重新生长并连接成为一个传感网络。为了生产这些“活材料”，Masania还开发了一种特殊的3D打印方法和一种新的3D打印墨水。他表示：“我们在这方面取得了良好的发展，现在我们已经能使用3D打印技术生产我们的材料。”
可持续性
生物材料可以被用于提高航空航天以及运输等领域使用的关键结构的性能和耐久性。例如，Masania和他的团队正在探索将他们的复合材料用于飞机内部核心部件的可能性。
“我们的材料非常轻巧，比目前使用的材料更具可持续性，”Masania说道：“目前，飞机的内部主要由塑料和金属制成，如果我们替换掉这些材料，就可以减少对化石燃料的依赖，我们可以提供更好的报废解决方案。如果使用活体材料，飞机部件就可以被降解并回归自然。
”Masania的研究甚至可能让一些看似科幻的东西变为现实。“对于在太空和其他星球上的建造来说，活体材料可能发挥意想不到的作用，”他说道：“我们的材料可以构成新栖息地的基础，因为你可以将真菌和该环境下天然存在的材料结合起来。”
生物基建筑表层
除了用于航天航空领域，活体材料也可被用于开发可持续建筑。斯洛文尼亚科佩尔滨海大学副教授兼斯洛文尼亚InnoRenew卓越中心材料系副主任Anna Sandak是材料科学方面的专家，她对木材尤为关注。
InnoRenew于2017年在欧盟、国际和国家资金的帮助下成立，旨在利用斯洛文尼亚在林业和木材研究方面的优势，其目标是研究用于可持续建筑的创新可再生材料。
2022年，Sandak和她在InnoRenew的研究团队获得了一项为期五年的欧盟拨款，以进一步开发用于建筑行业的生物活性涂料。在这笔资金的支持下，他们开发了一种“活生物膜”，能够保护包括混凝土、塑料和金属在内的各种建筑的表面，并使其更具弹性和可持续性。
Sandak说道：“我们不再使用不环保的合成化学品、杀菌剂和矿物油，而是更专注于开发天然的解决方案。”
通过使用活生物体，科学家们正在创造传统建筑材料中无法实现的新功能。
“我们赋予了材料一个以前从未存在过的新维度，”Sandak说道：“自然界中，细胞具有很多奇妙的特性，这些特性在合成材料中很难实现且成本高昂。相比之下，活体材料更环保，它们可以自发修复，具有清洁空气的潜力，而且成本也更低。”
有趣的真菌
与AM-IMATE项目一样，Sandak团队的主要研究对象也是真菌。
“真菌有着巨大的潜力，”Sandak表示：“它们长得很快，存活率高，不需要很多营养物质。”
传统意义上，真菌会损坏材料，因而其很难被应用到建筑工地上。然而，Sandak的团队使用的是一种无害且不会降解材料的特殊真菌。
为了确保他们的研究能付诸实践，科学家们正在创造一种生物涂层，这种涂层材料不仅有效，在视觉效果上也表现得非常出彩。他们目前正在各种材料上对其进行测试，并试图添加不同的颜色。
Sandak解释道：“美学在建筑行业非常重要。
”ARCHI-SKIN项目将持续到2027年，根据Sandak的说法，目前的研究进展相当快，也许用不了多久，他们的涂层材料就可以被应用到第一批建筑物上。
Sandak自信地说道说道：“我认为我们的解决方案在未来十年内可能被应用。”
社会影响
能够在现实生活中发挥作用一直是两位科学家希望实现的目标。
Sandak说道：“我们希望让世界变得更美好。”Masania则表示：“我相信未来我们肯定会看到生物基材料的更多应用，例如在建筑物和建筑环境，以及其他消费产品中，”
Massnia表示：“随着我们对这些材料的理解不断加深，越来越多的应用场景将被解锁。”
来源：iSynBio造物
