真菌可能成为防火领域的下一个重大突破:方法如下

Fungal fireproofing materials could help to protect the environment by reducing the need for harmful chemicals in traditional fireproofing materials.
Fungal fireproofing materials could help to protect the environment by reducing the need for harmful chemicals in traditional fireproofing materials.Image: Pexels/Marek Kupiec
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  • 菌丝体是真菌的营养部分,是一种天然阻燃剂,能够承受高达1000摄氏度的温度。

  • 真菌基材料可用于制造多种产品,包括防火隔热板和外墙覆层。

  • 使用真菌可以将含溴或含氯化学物质的阻燃剂,替换为可持续且可生物降解的产品。

澳大利亚并不陌生于火灾灾害。该国每年发生超过17,000起住宅火灾。

每个冬季,取暖器和蜡烛的使用都会增加潜在的火灾隐患。再加上本就易燃的植被,以及普遍炎热干燥的气候,不难理解为何迫切需要开发有效且可持续的防火方法。

这正是促使我们的研究团队研发防火材料的灵感来源。这些材料由可食用真菌制成,能够抵御火焰,保护建筑结构的完整性(以及建筑内的所有人员)。

我们的工作为一个长期使用对人体健康和环境有害材料的行业带来了令人振奋的机遇。

数十年的防火技术演变

在20世纪70年代,澳大利亚的建筑公司广泛使用被归类为“卤系阻燃剂”的化学品,对建筑、家具和电子产品进行防火处理。

这些阻燃剂主要由含溴或含氯化学物质构成,能够有效阻断燃烧。但许多此类物质已被发现与不良健康影响相关,包括免疫毒性、生殖毒性、致癌性以及神经功能损伤。

磷系和氮系阻燃剂比卤系产品更受青睐,目前仍在包括澳大利亚在内的地区用于防火。然而,这些物质同样会对人类健康和自然环境构成一定风险(通过毒性以及在环境中的累积)。

探索更优替代方案

我们的团队已研制出一种完全由菌丝体制成的材料,在防火领域展现出巨大潜力。

菌丝体是真菌的根状结构,由许多细小且分支的丝状体组成。这些丝状体的细胞壁主要由一种名为几丁质的天然聚合物构成(这种物质也存在于蟹壳和昆虫外骨骼中)。

菌丝体是真菌的营养性根状结构,通常隐藏于地下,不易被看到。Image: Shutterstock

我们的菌丝体基材料重量轻、环保、可生物降解,并且具有相对较长的点燃时间。

当暴露于强烈的火焰或高温下时,该材料会转化为炭化层,即一种黑色的高碳残留物,在所有水分和挥发性化合物燃尽后留存下来。这与木材燃烧后残留的木炭类似。这层炭化层能够减缓热量传导并阻止进一步燃烧,从而保护其下方的易燃材料。

我们的菌丝体材料可用作一层薄薄的、类似壁纸的防火涂层。

与现有防火材料不同,我们的材料在遇火时仅会释放无害的天然产物,例如水和二氧化碳。

一种多功能材料

我们的材料具有柔韧性,可加工至不同厚度,最薄可达1毫米厚的壁纸状。这使其比我们团队此前研制的笨重真菌砖块更加实用。

该材料既可以制成薄片状壁纸,也可以压制成更厚、更坚固的芯材,类似于木材或外墙覆层。

我们展示了该材料在建筑与施工行业的两种可能应用(尽管其在汽车和航空航天工程等其他行业也可能有其他用途):

1. 纯真菌片材作为层压板使用,其厚度可根据需求定制,非常适合用作隔热板。

2. 将真菌层附着于易燃结构表面,其方式与壁纸贴于墙面相同,以增强防火保护。

该材料可用作压实层压板,厚度约为4.5毫米。

下一步计划

尽管目前全球范围内已将菌丝体基材料用于建筑、包装和隔热等领域,但迄今为止尚无任何此类产品实现商业化销售。此外,目前尚无任何材料被用于或获批用于防火。

蘑菇行业已与我们接洽,希望我们开发该材料并评估其商业化的可行性。合作对于建立闭环产业至关重要,在该产业中,农业废弃物可被升级再造为满足消防安全需求的可持续生物材料。

我们的产品要真正实现即买即用,仍有很长的路要走,并且在此过程中我们需要解决各种大规模生产挑战。

尽管如此,我们希望我们的工作最终能够为一个建筑火灾显著减少、家园更加安全且更具可持续性的未来做出贡献。

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