科學(xué)家們開發(fā)出了真菌混凝土，一種用稱為菌絲體的真菌根網(wǎng)制成的糊狀物，作為建筑材料。將其注入針織紡織框架中可產(chǎn)生一種復(fù)合材料，該材料比以前由真菌制成的生物材料更堅(jiān)固、用途更廣泛，最終可用于建造對環(huán)境影響較小的輕型建筑。
希望減少建筑業(yè)對環(huán)境影響的科學(xué)家們開發(fā)出了一種利用針織模具和真菌根網(wǎng)種植建筑材料的方法。盡管研究人員之前已經(jīng)嘗試過類似的復(fù)合材料，但有機(jī)材料的形狀和生長限制使其很難開發(fā)出發(fā)揮其潛力的多種應(yīng)用。使用針織模具作為靈活的框架或“模板”，科學(xué)家們創(chuàng)造了一種名為“mycocrete”的復(fù)合材料，它在形狀和形式方面更堅(jiān)固、更通用，使科學(xué)家們能夠種植出輕質(zhì)且相對環(huán)保的建筑材料。
“我們的目的是利用菌絲體與羊毛、鋸末和纖維素等生物基材料相結(jié)合，改變建筑空間的外觀、感覺和健康，”《生物工程和生物技術(shù)前沿》論文的通訊作者、紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的 Jane Scott 博士 說。這項(xiàng)研究是由活性紡織品研究小組的設(shè)計(jì)師、工程師和科學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的，該研究小組是建筑環(huán)境生物技術(shù)中心的一部分，該中心是紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)和諾森比亞大學(xué)的合資企業(yè)，由英國研究中心資助。
為了利用菌絲體（真菌根網(wǎng)絡(luò)的一部分）制造復(fù)合材料，科學(xué)家將菌絲體孢子與它們可以食用的谷物和它們可以生長的材料混合。將這種混合物裝入模具中，并放置在黑暗、潮濕和溫暖的環(huán)境中，以便菌絲體生長，將基質(zhì)緊密地粘合在一起。一旦達(dá)到合適的密度，但在開始產(chǎn)生我們稱為蘑菇的子實(shí)體之前，它就會被干燥。這一過程可以為泡沫、木材和塑料提供廉價(jià)、可持續(xù)的替代品。但菌絲體需要氧氣才能生長，這限制了傳統(tǒng)剛性模具的尺寸和形狀并限制了當(dāng)前的應(yīng)用。
針織紡織品提供了一種可能的解決方案：透氧模具可以隨著菌絲體的生長從柔性變?yōu)榻┯病５徔椘返那䦶?qiáng)度可能太大，并且很難一致地包裝模具。斯科特和她的同事著手設(shè)計(jì)一種菌絲體混合物和一個(gè)可以挖掘針織形式潛力的生產(chǎn)系統(tǒng)。
“針織是一種用途極其廣泛的 3D 制造系統(tǒng)，”Scott 說道。“它重量輕、靈活且可成型。與其他紡織工藝相比，針織技術(shù)的主要優(yōu)勢是能夠無接縫、無浪費(fèi)地編織 3D 結(jié)構(gòu)和形式。”
科學(xué)家們制備了傳統(tǒng)菌絲體復(fù)合材料的樣品作為對照，并與菌絲體樣品一起生長，菌絲體樣品還含有紙粉、紙纖維團(tuán)、水、甘油和黃原膠。這種糊劑被設(shè)計(jì)成用注射槍輸送到針織模板中，以提高包裝的一致性：根據(jù)研究，糊劑需要具有足夠的液體以滿足輸送系統(tǒng)的需要，但又不能太液態(tài)以至于無法保持其形狀。
他們計(jì)劃的測試結(jié)構(gòu)的管子是用美利奴羊毛紗線編織的，經(jīng)過消毒，并在填充漿料時(shí)固定在剛性結(jié)構(gòu)上，這樣織物張力的變化就不會影響菌混凝土的性能。
干燥后，對樣品進(jìn)行拉伸、壓縮和彎曲強(qiáng)度測試。事實(shí)證明，菌絲體樣品比傳統(tǒng)的菌絲體復(fù)合材料樣品更堅(jiān)固，并且優(yōu)于沒有針織模板生長的菌絲體復(fù)合材料。此外，模板的多孔針織物提供了更好的氧氣利用率，并且在其中生長的樣品在干燥時(shí)的收縮小于大多數(shù)菌絲體復(fù)合材料，這表明可以實(shí)現(xiàn)更可預(yù)測和一致的制造結(jié)果。
該團(tuán)隊(duì)還能夠構(gòu)建一個(gè)名為 BioKnit 的更大的概念驗(yàn)證原型結(jié)構(gòu)，這是一個(gè)復(fù)雜的獨(dú)立式圓頂，由單件構(gòu)成，由于采用靈活的針織形式，沒有可能被證明是弱點(diǎn)的連接處。
斯科特說：“與永久性針織模板結(jié)合使用的菌絲混凝土的機(jī)械性能是一項(xiàng)重大成果，也是朝著在建筑中使用菌絲體和紡織品生物混合物邁出的一步。” “在本文中，我們指定了實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)所需的特定紗線、基材和菌絲體。然而，有很多機(jī)會使這種配方適應(yīng)不同的應(yīng)用。生物制造建筑可能需要新的機(jī)器和技術(shù)才能將紡織品轉(zhuǎn)移到建筑領(lǐng)域。”
