Biotechnologies and bioinspired materials for the construction industry: an overview

Looking back to less than three centuries of industrialization, responsible for alarming levels of pollution and consumption of non-renewable resources that has led to the exhaustion of the earth's capacity, the humankind only now begins to grasp the overwhelming potential of natural systems. During almost 40 million centuries, Nature has developed materials and processes with optimal performance which are totally biodegradable. Analysis of bioinspired materials requires the knowledge of both biological and engineering principles which are being a part of a large research area termed biotechnology. This hot area is one of the six strategic Key Enabling Technologies that will be funded under the EU Framework Programme Horizon 2020. This paper reviews the current knowledge on the potential of this emerging field, particularly in the development of materials and technologies for the construction industry. It covers the use of bacteria for enhancing concrete durability and for soil stabilization. It also covers bioinspired tough composite materials, bioinspired adhesives and coatings, and self-cleaning materials. Incorporation of biology basics in the civil engineering curriculum would ease the communication between biologists and civil engineers, helping to foster research on biotechnologies and bioinspired materials for the construction industry.     

中国建筑涂料使用VOCs排放因子及排放清单的建立

VOCs是国家重要空气污染物,其排放控制是大气污染防治的重要内容,建筑涂料是我国大气VOCs的重要来源.由于经济的发展及城镇化水平提高,住宅及其他房屋建筑施工面积居高不下,对建筑涂料的需求不断增加,建筑涂料VOCs污染受到越来越多的关注,但有关建筑涂料VOCs排放因子及量化其排放量的研究相对较少.本文建立一套自下而上的建筑涂料VOCs排放清单估算方法,通过实测建筑涂料中VOCs及总结梳理国内有关建筑涂料VOCs含量的相关研究,获取了各类型建筑涂料VOCs排放因子,结合建筑涂料使用量,编制了我国2013～2016年建筑涂料VOCs排放清单.结果表明:①水性内墙涂料VOCs排放因子为24. 63 g·kg~(-1),水性和溶剂型外墙涂料分别为17. 5 g·kg~(-1)和298. 8 g·kg~(-1),水性、反应固化型和溶剂型防水涂料分别为2. 75、87. 86和400 g·kg~(-1),水性、无溶剂型与溶剂型地坪涂料分别为86. 2、25. 24和317 g·kg~(-1),水性和溶剂型防腐涂料分别为31. 95 g·kg~(-1)和464. 61 g·kg~(-1),水性与溶剂型防火涂料分别为59. 7 g·kg~(-1)和347. 2 g·kg~(-1).②2013～2016我国建筑涂料使用VOCs排放量分别为25. 59万t、28. 75万t、31. 97万t和34. 8万t,呈增长趋势.③2016年建筑涂料使用排放VOCs 34. 8万t中,地坪涂料贡献率最大,排放量为7. 87万t,占22. 61%,其次是外墙涂料排放量为6. 49万t,占18. 65%,防火和防腐涂料作为功能性涂料,排放量分别为6. 45万t和5. 08万t,分别占18. 53%与14. 6%,防水涂料和内墙涂料排放量分别为4. 61万t和4. 3万t,分别占13. 25%和12. 36%.④2016年水性建筑涂料使用量为488. 94万t,VOCs排放量为9. 79万t,VOCs平均排放因子为20. 02 g·kg~(-1),溶剂型建筑涂料使用量为63. 65万t,VOCs排放量为22. 72万t,VOCs平均排放因子为356. 95 g·kg~(-1),减少溶剂型涂料的使用有利于消减VOCs排放,建筑涂料进一步水性化是降低VOCs排放的趋势.⑤在空间分布上,建筑涂料使用VOCs排放主要集中在山东、江苏、浙江、河南、四川、广东以及河北等人口数量多的省份,山东省排放量最大,约占9. 36%,江苏省次之,约占8. 54%.     

局部阻抗测试技术在评定有机涂层环境失效中的应用

局部电化学阻抗谱技术(LEIS)是一种新型的电化学测试技术,可以通过测量有机涂层体系的局部阻抗,并在局部阻抗的变化、涂层电容的变化以及涂层的剥离程度之间建立起直接关系,弥补了传统电化学阻抗技术(EIS)只能反映所测面积整体平均信息的缺点,因而对评定有机涂层的环境失效有着重要意义.对该技术的测定原理、测定装置以及在评定有机涂层环境失效上的应用进行了介绍.     

汽车涂料生产环节VOCs的排放特征及安全评价

选择某汽车涂料的生产车间为研究对象,根据汽车涂料生产工艺的不同环节,在3个生产车间选定了8个采样点,用气质联用仪分析了汽车涂料车间内不同生产环节的挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)的种类及浓度水平,并通过比较各种VOC的浓度与国家卫生部规定的工作场所有毒物质职业接触限值中短时接触容许浓度,对车间工人健康的影响进行了评价.结果表明,汽车涂料生产车间内共检测出15种主要的VOCs,包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基异丁基酮、丙二醇甲醚醋酸酯、三甲苯、乙二醇丁醚等,其浓度检出范围为0.51~593.14 mg·m-3.生产车间各生产环节处TVOCs浓度显著不同,同一生产环节不同批次的气体样品中VOCs浓度也存在较大差异.二甲苯和乙酸丁酯是生产车间室内空气的主要VOCs.在生产高峰期部分VOCs浓度超过了工作场所有毒物质职业接触限值,需采取相应控制措施以保障工人健康.     

天然水体中生物膜对磷的吸附动力学特征

天然水体生物膜对水环境中的磷具有很强的吸附作用,因此,本文进行了生物膜对水中磷的吸附动力学特征研究.从几个典型天然水体中获取生物膜,捣碎、振荡、称重后,取2g湿重的生物膜在恒定温度下吸附配制好的250mL、浓度在0.6～2.0mg·L-1之间的正磷酸盐溶液.在生物膜吸附磷的不同时间内,采用钼酸铵分光光度法测定溶液的磷浓度,并计算生物膜的吸附量,研究了吸附过程的动力学特征,分析了环境因素对吸附过程的影响.结果表明,生物膜对磷具有很强的吸附活性,吸附量可达100～2000mg·kg-1,吸附动力学特征符合准二级、准一级动力学模型.温度对生物膜吸附磷的速率和平衡吸附量影响较大,最佳吸附温度为25～30℃,溶液pH值对生物膜吸附活性没有太大影响.     

武器装备吸波材料及谐振型吸波体设计

从隐身技术的国内外研究动态入手,分析了当前电磁波吸波材料的研究现状和发展方向,对不同种类吸波材料的特性和用途进行了分析和比较。在国内外吸波球体的研究基础之上,对谐振型吸波球体的吸波原理和成形工艺进行了分析。     

选择性萃取方法在生物膜上铁、锰氧化物分离中的应用

1　IntroductionSurfacecoatings (biofilmsandassociatedminerals)existonallkindsofsolidphasesinnaturalaquaticenvironments.FeandMnoxideswerefoundedtobethemostimportantcomponentsofsur facecoatingsfortheirhighadsorptioncapacity[1—3].Tostudytherelativeroleofdif…     

新疆伊犁特克斯河山口水库中的材料制品腐蚀研究

目的了解不同涂层体系及金属材料在新疆伊犁特克斯流域的腐蚀行为,为特克斯河流域水利开发提供设计依据。方法通过实地投放金属涂层制品、涂层体系及金属材料,并按周期取样观察对比。结果获得了8种金属涂层、14种金属与封闭涂层、5种富锌涂料体系、10种复合涂层体系、2种碳钢材料和5种不同不锈钢和碳钢面积比偶合件0.5,2 a的试验结果。结论喷锌层是该水库中最适合的金属涂层;环氧封闭是表现最好的封闭涂层;环氧富锌是最好的富锌底漆;氯化橡胶、环氧沥青、环氧面漆、无溶剂耐磨环氧表面良好,适合用作面漆;脂肪族聚氨酯面漆、氟碳面漆不适合用于水下;可复涂聚氨酯用作面漆应视涂层体系谨慎使用;碳钢腐蚀速率和不锈钢与碳钢偶合件面积比之间存在显性的线性关系,不锈钢比例越大,碳钢腐蚀速度越快;镀锌层对钢丝绳有明显的保护作用,比未镀锌钢丝绳腐蚀较轻。     

室温固化的二元自修复防腐涂层制备与性能研究

目的研制一种室温中具备自修复性能的金属防腐涂层。方法将自制的室温固化剂DG593自修复微胶囊与酚醛环氧树脂F-51自修复微胶囊添加至金属防腐涂层中,通过探讨微胶囊含量对涂层力学性能、耐腐蚀性能、修复性能的影响,确定最优微胶囊添加量,并研究涂层在室温下自修复所需时间。结果微胶囊含量对于涂层的力学性能和修复性能具有显著影响,当质量分数为15%时,涂层具有较好的修复能力的同时,保持良好的力学性能,涂层室温自修复时间为6 h。结论自修复防腐涂层具备良好的耐腐蚀性,研究成果可以为金属自修复防腐涂料的发展提供参考。     

防护性有机涂层失效研究的发展趋势

结合目前国内外防护性有机涂层失效研究现状,总结了该领域在环境因素的协同作用,力学因素对涂层耐久性的影响,综合评价涂层防护性能的表征方法和预测涂层失效的数学模型等方面的若干新进展。扼要叙述了该领域当前的主要研究需求,提出了针对未来研究工作的若干建议,包括应更重视环境因素之间的相互作用,通过叠加不同环境因素的加速模拟试验研究环境因素在涂层失效中的协同效应。研究不同形式、不同大小的载荷对涂层失效机理的影响,研究力学因素、老化因素和腐蚀过程在涂层失效中的交互作用。利用涂层防护性能物理、化学参数的测量结果建立预测涂层防护性能下降的数学模型,以实现涂层性能评价和涂层寿命预测。