真菌結(jié)構(gòu)體的生產(chǎn)方法
【專利摘要】提出一種生長可模制基質(zhì)形式的有機衍生的建筑材料的方法，其可以廣泛用于制造和建筑應用。特別地，實施方式考慮優(yōu)選地從真菌接種物生長和在生長過程中經(jīng)歷進行至少一次機械壓制的多個真菌模制成形體，以及集成結(jié)構(gòu)支撐部件和真菌結(jié)構(gòu)體。本發(fā)明提供了一種可模制真菌基質(zhì)，并且很容易和廉價地預處理以獲得精確的幾何規(guī)格。有機衍生的建筑材料還并入結(jié)構(gòu)增強層以提高承載和其他結(jié)構(gòu)性能。
【專利說明】真菌結(jié)構(gòu)體的生產(chǎn)方法
[0001]相關申請
[0002]本申請要求美國臨時申請61/417408的優(yōu)先權(quán)，其提交于2010年11月27日。本文全文引入該臨時申請公開的內(nèi)容。
[0003]發(fā)明背景
【技術(shù)領域】
[0004]本實施方式總體上涉及利用真菌組織的生長來制備有機衍生建筑材料(organically derived building material)的方法。更具體地，本實施方式涉及一種生長呈可模制基質(zhì)形式(in the form of a moldable substrate)的工程建筑材料的方法，該建筑材料可廣泛地用于制造和建筑應用。
[0005]相關技術(shù)說明
[0006]真菌是紛繁多樣的生物界，其通過其代表性成員的營養(yǎng)生長和繁殖的習性和形式來部分地加以區(qū)分。雖然在形式、習性和環(huán)境要求方面，真菌非常不同，但是真菌可以通過其消化活著的或曾經(jīng)活著的有機物質(zhì)的共同特征來容易地識別。就像動物一樣，真菌進食其它生物身體作為其組成物質(zhì)和能量的主要來源，是地球上主要的材料分解者和回收者。真菌分布在海洋深處，在所有高等生物的體內(nèi)，并具有能進入大氣層高度和進入太空的孢子。真菌孢子的彈性足以進 入太空真空區(qū)域，并返回地球在處于適合的地面條件時再次生長。
[0007]一種主要由真菌協(xié)助分解的材料形式是植物、樹木和其他生物，這些生物使用來自太陽光的能量將空氣中的碳轉(zhuǎn)化成陸生形式(terrestrial form)?；谌~綠素的生物將陽光轉(zhuǎn)化成糖、碳水化合物以及組成植物的各種細胞、組織和器官的其他的大分子。多種植物中的這種糖與木質(zhì)素和纖維素形式緊緊地結(jié)合，這種糖由交錯連接的葡萄糖基聚合物組成，其組成元素包括植物體的致密的結(jié)構(gòu)元素。許多不同種類的真菌具有分解(breakdown)纖維素和木質(zhì)素兩者并將其轉(zhuǎn)換成甲殼質(zhì)的能力，甲殼質(zhì)是真菌用來建造其細胞壁的彈性地硬分子。真菌強壯且靈活，并且能夠合成(也包括代謝)大量的酶、氧化化合物、醇類和其它腐蝕性的化學試劑，這種化學試劑可以破壞貢獻纖維素的剛性和結(jié)構(gòu)的牢固的氫鍵。許多以纖維素為食的真菌通過從細胞頂端(apical end)以營養(yǎng)方式(vegatativemanner)生長的菌絲細胞來感染和定殖(colonize)其偏好的營養(yǎng)源。這些菌絲的特征在于頂端生長模式，該生長模式包括分叉(bifurcation)、衍生(ramification)以及能分泌和重吸收上述腐蝕劑和能夠破壞和消化已知最硬的樹木的其他分支細胞節(jié)點(branchingcellular node)。這些不斷增長的節(jié)點增加聚集性菌絲結(jié)構(gòu)的面積和潛在連接性,使真菌細胞滲透、連接和對大量的其可能在內(nèi)的內(nèi)源性環(huán)境進行改性。多孔菌(Polypore)是一組真菌，由于其耐久性(durabiliy)、強度和長壽命而聞名。多孔菌的地理分布廣泛，可以破壞和利用大量含有豐富的纖維素和木質(zhì)素源的植物體。
[0008]近年來，真菌成為一些消費者和建筑應用中的一種可接受材料，并越來越多地被用于代替塑料、聚氨酯和其他依賴化石燃料的化合物。除了它的強度和耐久性之外，干燥后的真菌具有許多其他有益的性質(zhì):其無毒、防火、防霉、防水和是良好的熱絕緣體等其他突出特征?？梢岳孟鄬鹘y(tǒng)的制備的更少的能量和材料來加工真菌，并且真菌可以以有助于再生資源的良好管理的方式生長。已開發(fā)了不同的利用真菌的能力來迅速消化和轉(zhuǎn)化一系列生物材料的方法，此外所有這些方法均很大程度上由于真菌不斷生長的菌絲細胞(其形成復雜地稱之為菌絲體的交織組織)的物理性質(zhì)而實現(xiàn)。
[0009]這種菌絲網(wǎng)絡可以像木材一樣結(jié)實和有彈性，并且可以作為粘接劑用于范圍廣泛的材料(其可以并入其中)。菌絲體本身對當?shù)氐沫h(huán)境條件是非常敏感的，本領域當前的狀態(tài)是發(fā)展用新的手段來調(diào)整和改變這種環(huán)境條件，來促進真菌以期望的方式生長并具有期望的特性。本領域的技術(shù)狀態(tài)是新的，并且主要是由簡單的模具和疊層基板組成，以及在生長真菌的成形、調(diào)理和制備以及由其產(chǎn)生的材料方面需要創(chuàng)新技術(shù)。 [0010]本領域中的最新發(fā)展包括如下真菌，該真菌為了提供基于有機衍生材料和原料(feedstock)的聚苯乙烯替換物的目的而生長。該方法包括將真菌和農(nóng)業(yè)或工業(yè)廢物，如稻殼、麥殼或木屑，放置在板(panel)形式的模具中，在其中培養(yǎng)數(shù)天。在培養(yǎng)期，接種了真菌的基質(zhì)將材料結(jié)合在一起形成菌絲網(wǎng)絡，慢慢地凝固成該真菌在其中鑄造的形狀。培養(yǎng)之后，可將整個混合物干燥，以便延遲真菌的進一步生長。完成的板產(chǎn)品表現(xiàn)出產(chǎn)生其的原始材料的特點(如纖維的強度或熱絕緣性能)，這些材料現(xiàn)在由真菌“結(jié)合”在一起。雖然是良好的絕緣體，但當需要較大的拉伸強度時，這種板必須與疊層背部結(jié)構(gòu)或由薄、硬質(zhì)材料的夾心結(jié)構(gòu)結(jié)合來形成。通過這種方法制得的最終產(chǎn)品是輕質(zhì)的，而且當消費周期完成時，由于僅使用天然成分，它可以被填埋或堆肥。該產(chǎn)品也被用來替代泡沫塑料包裝物，具有和不具有剛性背襯，并很快將可用于家庭和建筑保溫。但是此方法不能提供用于如下環(huán)保建筑材料，這種環(huán)保建筑材料與易碎的泡沫塑料型產(chǎn)品相比，還足夠結(jié)實并耐用可滿足許多其他制造業(yè)和建筑業(yè)的容許量(tolerance)和需求。
[0011]另一個現(xiàn)有系統(tǒng)采用菌絲制備由混合真菌組織組成的材料。該方法包括以下步驟:形成接種物，接種物包括預選的真菌，形成離散顆?；|(zhì)和能夠被真菌消化的營養(yǎng)物質(zhì)的混合物。將接種物加入到混合物中，并允許真菌在一段足以生長菌絲的時間，消化該混合物中的營養(yǎng)物質(zhì)。菌絲形成穿過或圍繞離散顆粒的相互連接的菌絲體細胞的網(wǎng)絡，以形成一種自我支撐的復合材料。這種自我支撐的復合材料被加熱到足夠的溫度以殺滅真菌，或者干燥以除去殘留的水，以防止菌絲的進一步生長。該方法允許將混合物和接種物放置在任何所需形狀的模具中，以使得制成的復合材料形成為該確定的形狀。這個系統(tǒng)的缺點是，真菌必須定殖其基質(zhì)并在承載模具內(nèi)形成固體化的形式，這限制了生產(chǎn)速度，且每個生產(chǎn)單元使用一個模具。這種方法是不利于滿足使這種材料為經(jīng)濟競爭性的材料所需的快速制造和加工的要求。
[0012]還發(fā)展了其他幾種從農(nóng)業(yè)和木材工業(yè)的副產(chǎn)物生長真菌的方法，使用通氣的真菌泡沫、液體聚集體、以及包含二次增強顆粒、纖維和其他成分，以輔助制備更結(jié)實、更具彈性的材料。這樣的方法將真菌接種物引入到通氣的生長培養(yǎng)基中，其中可能包括其他額外的材料，例如營養(yǎng)補充劑或結(jié)合以及填充劑。真菌接種物通過泡沫生長，并且一旦固化并干燥后，將其內(nèi)含的成份結(jié)合在一起形成致密并具有撓性的材料。在一個實施例中，該方法使用不同的生長培養(yǎng)基，如與水和營養(yǎng)物混合作為支撐基質(zhì)的微晶纖維素，真菌菌絲通過微晶纖維素生長，并且作為結(jié)果，形成結(jié)構(gòu)上固體化的工件。經(jīng)過干燥和固化過程后，這些包括添加的顆粒和纖維的真菌泡沫(fungal foam)表現(xiàn)出增加的機械強度和柔韌性，并具有其他有益的品質(zhì)。該方法的應用是有限的，這是因為可能用來建造單獨的組件的尺寸，其體積和重量均被限制為小件(2〃立方)。雖然真菌組分可以生長成較大的復合材料部件，但基質(zhì)的厚度通常限制為6"，這是由于樣品密度過大而不能使?jié)B透氣體在真菌基質(zhì)和其生長的環(huán)境之間自由交換，使得樣品中可產(chǎn)生厭氧條件。這種條件在真菌基質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生厭氧區(qū)，使其容易受到喜好這種類型環(huán)境的微生物的感染。因此，大多數(shù)這些包括顆粒和纖維的固化真菌泡沫受限于其是部分生長的，其對于房屋建筑和許多其他工業(yè)應用而言過小。
[0013]利用真菌來生長建筑塊(building block)和其他生產(chǎn)材料的環(huán)境效益,在考慮農(nóng)業(yè)廢棄物的影響和潛在利用的情況下，可能是顯著的。作為全球食品種植和生產(chǎn)的副產(chǎn)品，人類創(chuàng)造了大量的農(nóng)業(yè)廢棄物，這些廢棄物要不然不會利用，在降解和分解過程中返回大量的碳和其他材料。這樣的農(nóng)業(yè)廢棄物可以被看作是真菌的食物。因此，可以看出有必要開發(fā)環(huán)境友好的材料，這樣的材料可能代替?zhèn)鹘y(tǒng)使用的非生物降解的耐用性好且結(jié)實的材料，如塑料和復合材料。這種方法將制備更結(jié)實和致密的建筑塊，其可以很容易地模制并廉價地進行預處理成精確的幾何規(guī)格。此外，這種方法有可能用環(huán)保材料構(gòu)建高度復雜的、結(jié)構(gòu)化的建筑塊，其可以被排列和相互連接，以組成結(jié)構(gòu)工程制造組件和建筑物規(guī)模的較大的工件。更重要的是，通過本方法制備的建筑塊可是完全生物可降解的。
[0014]雖然上述好處是顯而易見的，現(xiàn)有技術(shù)仍然需要簡化。進一步存在如下需要:在不增加材料重量的情況下提高成品的性能，例如粘合強度和壓縮能力。
[0015]本 申請人:發(fā)現(xiàn)，在整個過程中壓縮壓力(compressive pressure)的應用,無論是木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基，還是生長的真菌菌絲，均大大增加其強度、耐久性和粘合特性。這個過程中還加速生產(chǎn)時間以及允許制造大得多的真菌物品。
發(fā)明概要
[0016]本發(fā)明提供一種生長可 模制基質(zhì)形式的有機衍生的建筑材料的方法，該建筑材料可設計用于廣泛的制造和建筑應用。
[0017]本發(fā)明公開了獲得一種有利于真菌營養(yǎng)生長的木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基(lignocellulose based medium),混合所述木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基和水,直到達到所需的水合程度，任選對所述木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基進行巴氏殺菌，以及用真菌接種物接種所述木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基，并留出時間(allowing time),使得所述接種的木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基定殖(become colonized to)到如下程度:所述接種的木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基充滿真菌菌絲(fungal mycelium)而沒有任何第二生物體(secondary organism)通過不期望的感染代替該過程。
[0018]在真菌菌絲營養(yǎng)生長的過程中，重要的是要保持有利于生物體生長模式的環(huán)境和條件。因此，在真菌生長的區(qū)域內(nèi)要考慮提供合適的溫度、光照水平、濕度和氣體交換及其他因素，同時也保護生長的真菌體免受可能會消耗它的細胞和組織的感染物質(zhì)(infectious agent)和生物體的影響。
[0019]上述步驟，可發(fā)生在容器內(nèi)，或者發(fā)生在平面上，如桌子或輸送帶上，并且甚至在經(jīng)水合的基質(zhì)已形成壓縮的形式后發(fā)生。木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基可被放置到模具中，從而使定殖的真菌基質(zhì)形成模制真菌成形體(molded fungal shape)。在每一種情況下，向木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基或定殖的真菌菌絲施加至少IOOPSI且優(yōu)選至少500PSI的第一壓縮壓力，然后將其降低到至少1/4且優(yōu)選到1/20?？梢栽谡麄€過程中施加第二和第三壓力。
[0020]壓縮顯著提高了該真菌材料耐受動態(tài)力(dynamic force)的能力，并觀察到優(yōu)于對照例的翻倍的改善。發(fā)現(xiàn)抗壓強度是未壓縮的6倍以上且彎曲強度提高I倍。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的本發(fā)明的另一方面是一種生長可模制基質(zhì)形式的有機衍生的建筑材料的方法，該建筑材料能夠設計用于廣泛的制造和建筑應用。
[0022]本發(fā)明的第一目的是提供一種耐用的工業(yè)級材料，其可用于廣泛的制造和建筑應用。
[0023]本發(fā)明的第二目的是提供一種用于工業(yè)和建筑應用的更結(jié)實的和更復雜的工程結(jié)構(gòu)化塊(engineered structured block)。
[0024]本發(fā)明的第三目的是提供一種真菌基質(zhì)，其能模制，且能容易地和便宜地預處理，并形成精確的幾何規(guī)格。
[0025]本發(fā)明的另一個目的是提供多種真菌模制成形體(fungal molded shape),其中，可以引入結(jié)構(gòu)增強層或覆蓋(facing)層以提高承載和其他結(jié)構(gòu)能力。
[0026]本發(fā)明的又一目的是提供建筑材料，其是防火、防水、防霉的，是良好的絕緣體和具有其它有益性能。
[0027]本發(fā)明的這些和 其它的優(yōu)點和特征將詳細地說明，以便使本【技術(shù)領域】的普通技術(shù)人員理解本發(fā)明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]為了更清晰和更加理解本發(fā)明的這些不同的元素和實施方式，圖中的元素不必然地按比例繪制。此外，為了提供本發(fā)明的各種實施方式的清晰視圖，未示出公知的以及業(yè)內(nèi)人士完全理解的元素，因此，為了清楚和簡明，附圖在形式上是常規(guī)的。
[0029]圖1是示例性的和優(yōu)選的用于生長可模制基質(zhì)形式的有機衍生的建筑材料的方法的實施方式，該建筑材料可設計用于范圍廣泛的制造和建筑應用；
[0030]圖2是根據(jù)本發(fā)明用于生長可模制基質(zhì)形式的有機衍生的建筑材料的方法的示例性和替代的操作流程圖，該建筑材料可設計用于范圍廣泛的制造和建設應用；
[0031]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的用于形成真菌模制成形體的模具；
[0032]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的由模具形成的多種真菌模制成形體；
[0033]圖5示出了組裝成壁形式的大量真菌模制成形體，其中一個示例性的磚與壁獨立繪制;
[0034]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的向多個真菌模制成形體引入多個定位銷而制備結(jié)構(gòu)連接體；
[0035]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的通過以相互鄰面接觸的方式放置多個真菌模制成形體以形成有機結(jié)合而形成的拱門；
[0036]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的通過以相互鄰面接觸的方式放置多個真菌模制成形體以形成有機結(jié)合而形成的壁形結(jié)構(gòu)；
[0037]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的向真菌菌絲體中并入第二材料以構(gòu)建結(jié)構(gòu)連接體；[0038]圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的另一個方面的將雙耳片固定元件(tab fixturing element)直接并入到真菌模制成形體中；
[0039]圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的形成有鑄空空間的多種真菌模制成形體；以及
[0040]圖12包括由左到右示出工藝過程中采取的步驟的四個圖像，其中，畫出了支撐真菌模制成形體的容器，然后顯示了壓縮所述成形體以至釋放氣體的活塞，然后在釋放該活塞時，由于所述成形體自然地反彈到一定程度，進氣是明顯的，并得到圖中右側(cè)的最終圖像。
[0041]附圖詳述
[0042]參考構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖，在下文中討論了本發(fā)明的一些實施方式和應用，并且在附圖中通過圖示具體的本發(fā)明可以得到實踐的實施方式的方式示出。但是應當理解的是，可以利用其他實施方式，并且在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以進行改變。
[0043]下面描述了各種發(fā)明特征，每個都可以彼此獨立地使用或與其他特征組合。然而，任何單獨的發(fā)明特征可能不能解決上述討論的任何問題或只解決上面討論的問題之一。另外，上面討論的問題中的一個或多個，可能無法通過下述的任意特征得到充分的解決。最后，以下面的順序介紹的許多步驟僅作為一個示例性實施方式。除非邏輯上必需，在這個過程中，沒有步驟應當假定為僅僅因為首先在本文中提及而要先于后面的步驟進行。
[0044]本發(fā)明的示例性的實施方式考慮生長可模制基質(zhì)形式的有機衍生的建筑材料的方法，該建筑材料可設計用 于廣泛的制造和建筑應用。參照圖1，顯示的是用于生長可模制基質(zhì)形式的有機衍生的建筑材料的方法的操作流程圖，該建筑材料可設計用于范圍廣泛的制造和建設應用。首先，如方框I所示，獲得一種有利于真菌生長的木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基。如本領域已知的，一種有利于和能夠生長所述真菌的培養(yǎng)基需要具有適量的微量營養(yǎng)素、氮、微量元素和/或維生素。如果不存在所述量，可以將它們添加到所述木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基中。所述木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基與水混合，直到獲得所需的水合程度，如方框2所示。在本發(fā)明中，除非邏輯上需要，可以采取任何順序進行作為本發(fā)明中的步驟的實例，水也可在微量營養(yǎng)素、氮、微量元素和/或維生素添加的同時或其之后與所述木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基混合。也可以對所述木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基進行給定時間的巴氏殺菌。在巴氏殺菌之后、過程中和/或之前，開始向木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基中引入真菌接種物(fungal inoculum)，如方框3所示。然后，如方框4所示，允許所選定的真菌成功地進入到經(jīng)水合的培養(yǎng)基中。留出時間，使得接種的木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基定殖到如下程度:接種的木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基充滿真菌菌絲而沒有任何第二生物體通過不期望的感染代替該過程，如方框5所示。定殖完全結(jié)束，即第二生物體無法通過感染代替該過程。
[0045]在本實施方式中，提供容器，其中可發(fā)生定殖。真菌菌絲體可被放置于模具中，以使真菌菌絲體形成真菌模制成形體，如方框6所示出和描述的。在這種方法中，向真菌菌絲施加至少100PSI (更優(yōu)選至少500PSI，并在其他情況下，至少2000PSI)的第一壓縮壓力，如方框7所示。在其它實施方式中，所述第一壓縮壓力可為至少100PSI。施加壓力的時間和發(fā)生加壓操作的步驟是可變的。比如，第一壓縮壓力可在接種前的任何步驟中施加。然而，優(yōu)選且在本實施方式中，當真菌菌絲體在模具中時，將第一壓縮壓力施加到真菌菌絲體上。然后降低所述第一壓縮壓力到至少1/4，但優(yōu)選到至少1/20，如方框8所示。在優(yōu)選的實施方式中，壓力降低到周圍環(huán)境的壓力，該壓力在海平面、攝氏15度的溫度下為760mmHg，或約14.696PSI。在所述放置步驟后，從所述模具中移出所述真菌模制成形體，如方框9所示。如方框10所示，在給定溫度下干燥所述真菌模制成形體給定的時間期間。方框11(補液和/或加壓和/或干燥)和12 (固化，終止生物活性，材料加工)中所示的步驟隨后在本文中詳細描述。
[0046]在該方法中，真菌模制成形體形成有機衍生的建筑材料。通過在所述容器和外部環(huán)境之間提供可調(diào)節(jié)的關系來調(diào)節(jié)容器中的環(huán)境條件，如下所述。木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基與水混合，以提供充足量的水來充分水合木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基。巴氏殺菌步驟(如果存在)應該在所述混合步驟終止后終止。木質(zhì)纖維素基質(zhì)基底可使用熱巴氏殺菌法進行巴氏殺菌，且容器可在所述巴氏殺菌步驟后冷卻。該方法還提供緩沖液以平衡木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基的PH值。真菌接種物使得選定真菌的組織被管理為穿過木質(zhì)纖維素基質(zhì)、在木質(zhì)纖維素基質(zhì)中或在木質(zhì)纖維素基質(zhì)上生長。此外，在真菌模制成形體從模具中移出后，向真菌模制成形體施加至少100PSI的第二壓縮壓力。可以使用任何合適的裝置(例如使用壓縮活塞或輥，例如在支撐真菌模制成形體的移動傳送帶上靜止的輥)來物理地施加第二壓縮壓力。然后，釋放第二壓縮壓力，之后向真菌模制成形體施加至少100PSI的第三壓縮壓力。另外增加和減少壓力是可選的。壓力可是足以使得真菌模制成形體內(nèi)的飽和水被壓出，從而使真菌模制成形體吸收液體或氣體試劑，如圖13所示以及隨附的文本所描述的。該方法可進一步伴隨粉碎所述真菌模制成形體成大量的片(pieces)。就這個過程中的許多步驟來說，粉碎并不一定出現(xiàn)在任何其他的壓縮步驟之前或之后。
[0047]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2，圖2所示的是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的一個方面的用于生長可模制基質(zhì)形式的有機衍生建筑材料的方法的操作流程圖，所述建筑材料可設計用于廣泛的制造和建筑應用。首先，獲得對真菌生長有利的木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基，如方框101所示。如本領域已知的，一種有利于和能夠生長所述真菌的培養(yǎng)基需要具有適量的微量營養(yǎng)素、氮、微量元素和/或維生素。如果不存在所述量，可以將它們添加到所述木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基中。所述木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基與水混合，直到獲得所需的水合程度，如方框102所示。優(yōu)選地，水合程度為約66% 。也就是說，水合后的總重量為每1份木素纖維素基培養(yǎng)基和2份水構(gòu)成。也可能包括33~66%范圍的水合，在某些情況下，為25~75%。
[0048]任選地，所述木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基可巴氏殺菌給定的時間。無論是否進行巴氏殺菌，木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基均可用真菌接種物103來接種以制備真菌菌絲體，以使得真菌接種物的組織穿過生長并充分定殖所述真菌菌絲體，如方框104所示。在該方法中，留出時間，使得所述接種的木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基定殖達到如下程度:所述接種的木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基轉(zhuǎn)化成真菌菌絲體，而沒有任何第二生物體通過感染代替該過程，如方框105所示。然后，嚴格調(diào)控接種過程的周圍環(huán)境條件，使得真菌菌絲生長。
[0049]向生長的真菌菌絲體施加至少100PSI的壓力，如方框107所示。在這種方法中，向真菌菌絲體施加至少500PSI的第一壓縮壓力。在其它實施方式中，所述第一壓縮壓力可為至少100PSI。施加壓力的時間和發(fā)生加壓操作的步驟是可變的。比如，第一壓縮壓力可在接種前的任何步驟中施加。然而，優(yōu)選且在本實施方式中，真菌菌絲體上的第一壓縮壓力是隨著其在連續(xù)進料系統(tǒng)(如傳送帶組裝線)上向下移動時施加的。壓力可通過機械壓力機、輥、或其他用于連續(xù)投料系統(tǒng)中的合適的壓縮裝置來施加。如方框108所示，施加到生長的真菌菌絲體上的壓力優(yōu)選降低到1/20，和次優(yōu)選至少降低到1/4。優(yōu)選地，如上面關于第一實施方式所描述的，壓力設定為周圍環(huán)境壓力。干燥所述定殖的真菌菌絲體給定的時間，如方框109所示。該方法可進一步伴隨將所述真菌菌絲體粉碎成大量的片。就這個過程中的許多步驟而言，粉碎并不一定出現(xiàn)在任何其他的壓縮步驟之前或之后。
[0050]就上述第一實施方式而言，可以在該工藝中施加第二壓縮壓力，至少100PSI?？砂l(fā)生在干燥之前或之后。第二壓縮壓力可以使用任何合適的裝置物理施加，所述裝置如上面的本實施方式以及有關第一壓縮壓力所述。然后釋放第二壓縮壓力，并且然后可以相同的方式向真菌模制成形體施加至少100PSI的第三壓縮壓力。另外增加和減少壓力是可選的。
[0051]任何第一、第二、第三壓縮壓力是足以使得真菌模制成形體中的飽和水被壓出，從而使真菌模制成形體吸收液體或氣體試劑，如圖13所示以及隨附的文本所描述的。
[0052]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的，用于形成真菌模制成形體142實例的模具140。在這個示例性的實施方式中，真菌菌絲體形成真菌模制成形體。該容器被保持在溫度為55華氏度~90華氏度的生長室中。容器可是幾乎任何體積，包括如大的房間或整棟建筑的容納器，其可是剛性的或柔軟而有彈性的。硬質(zhì)容器可以是熱塑性的模具和軟的容器可以是塑料或聚乙烯制成的袋。熱塑性模具的使用允許更復雜的幾何形狀、生成的塊的形狀的更高均勻性以及更大的形式。生長室應該具有可調(diào)節(jié)的環(huán)境，例如關心環(huán)境和所需的氣體水平(02，CO2等)、溫度、濕度和光照水平。通過提供容器和外部環(huán)境之間的可調(diào)節(jié)關系來調(diào)節(jié)生長室的環(huán)境條件。在真菌菌絲體營養(yǎng)生長期間，重要的是要保持有利于生物體的增長模式的環(huán)境和條件。因此，真菌生長區(qū)域要考慮提供適宜的溫度、光照水平、濕度和氣體交換，同時也要保護生長的真菌物質(zhì)免受感染物質(zhì)和可能會消耗其細胞和組織的生物體的影響。
[0053]該容器可包括柔性透氣過濾膜或柔性透氣過濾膜塊(filter membrane patch)以允許進行氣體交換，同時防止不希望的細菌和微生物感染所述生長的真菌基質(zhì)。當真菌接種物已充分定殖模具內(nèi)容物(content of the mold)時,真菌模制成形體達到足以從模具140中取出的固化程度。 木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基放置到模具140中，使定殖的真菌基質(zhì)形成為真菌模制成形體。模具140可以選自由木制的模具和熱塑性的模具組成的組。接著，使用任何已知的用于干燥結(jié)構(gòu)體的方法來干燥多個真菌模制成形體。在一個實施方式中，使用了將所述真菌模制成形體置于華氏80~90度的區(qū)域中并使用除濕機和風扇加快這一進程。干燥可能會伴隨著真菌模制成形體脫水，從而使得所述真菌模制成形體的水重量為所述真菌模制成形體總重量的最多15%。使用熱量進行干燥可使真菌接種成為生物惰性(biologically inert)。其他的干燥方法包括化學滅殺真菌菌絲體(通過任何已知的殺菌劑、殺真菌劑、醇等)、微波爐或甚至是煙熏。在煙熏(smoking)過程中，干燥和固化真菌菌絲體與一般的調(diào)味、烹飪、或食品保存過程類似。干燥過程也可以結(jié)合線性壓力的連續(xù)或脈沖施加，這將產(chǎn)生更薄以及更致密的建筑材料。制造消費電子產(chǎn)品如手機殼，可以采用這種類型的干燥。該過程可以與其他的在本專利申請中所述的方法結(jié)合，如通過壓縮和自然再膨脹吸收(uptake)試劑。
[0054]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的多種由模具140形成的真菌模制成形體142。當真菌接種物充分定殖所述模具的內(nèi)容物時，多種真菌模制成形體142會達到足以從其模具中取出的固化程度。在這一點上，真菌模制成形體142可作為單獨的模制成形體被干燥，或以相互鄰面接觸的方式放置使得多種真菌模制成形體142中的每一個彼此之間形成有機結(jié)合(organic bond)。多種真菌模制成形體142的每一個包括菌絲體外表面，并且其中每個所述外表面與其他的外表面融合(fuse)以形成有機結(jié)合。真菌模制成形體142的表面在定殖過程中形成表皮(skin)。這種表皮的屬性，如均勻性、強度和密度，可以在定殖期間以及任何持續(xù)的時間之后，通過改變溫度、光照水平、氣體濃度及光照周期來控制。真菌接種物可以是絲狀真菌(mycelium fungi)的壓縮形式。真菌接種物可以選自以下組成的組:靈芝(Ganoderma Iucidem)、松杉靈芝(Ganoderma tsugae)、Ganodermaoregonense、木蹄層孔菌(Fomes fomentarius)、變色栓菌(Trametes versicolor)和樣剝管菌(Piptoporous betulinus)。該定殖或不定殖的基質(zhì)與材料結(jié)合以改變該生長真菌和基質(zhì)組合物的品質(zhì)和屬性。用于結(jié)合的材料可以選自以下物質(zhì)組成的組:二氧化硅、珍珠巖、甲基纖維素、甘油、瓊脂糖、或通過具有親水承載能力(hydrophilic carryingcapacity)和具有明顯提高的或期望的粘度來保留液體的任何其他材料。優(yōu)選地，所述材料均是惰性的細胞物質(zhì)，并能通過親水承載能力和明顯的粘度性質(zhì)來保留液體。
[0055]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的多個真菌成型體142組裝在一起制成更大的結(jié)構(gòu)體144。真菌模制成形體142可以連接在一起制成更大的結(jié)構(gòu)體144。從聯(lián)接形式的模塊化形式(modular vocabulary),可能制備一系列復雜的組裝結(jié)構(gòu)。單個真菌模制成形體之間的粘結(jié)可以設計為具體的界面和連接，其中使用給定的面、邊、斜面(斜角，bevel)、支架(mounts)或其他在連接的模塊之間進行力分配的固定元件。一旦組裝完成，這些形式可彼此有機地結(jié)合，以制備更加復雜的結(jié)構(gòu)組件，如下所述。
[0056]二氧化硅、珍珠巖、粘土和其他生物惰性材料可被添加到木質(zhì)纖維素基質(zhì)中以改變材質(zhì)，包括密度、孔隙率和彎曲能力。如果用蠟、油或其他類型可購買的密封劑來處理，則干燥后，材料會變得更有彈性。 真菌模制成形體142從菌絲體物質(zhì)的密度獲得它們的特別的強度，也可受基質(zhì)表皮(substrate skin)增厚的影響。可以通過許多因素實現(xiàn)這些品質(zhì)，其中之一是生長真菌的直接生長環(huán)境中的氣體水平(02、CO2等)。向真菌生長的直接環(huán)境中添加選定的霉菌、藻類或其他微生物構(gòu)建如下條件:在其中生長真菌的基質(zhì)在其表面上形成堅固的表皮或“罩(blister) ”，并且除此之外，由于由所述添加的生物體產(chǎn)生的第二氣體和代謝物的反應，會變得更加致密。與藻類聯(lián)系生長的真菌磚(fungal brick)表現(xiàn)出生長的形成根狀菌索(rhizomorphic formation)的習性,其中生成堅固、硬化的殼體,在硬度和耐久性方面類似于熱塑性材料。根狀菌索是菌絲細胞的大的、管狀集合體，其在真菌菌絲體中形成菌絲細胞的厚的平行束(thick parallel strands),其干燥后類似于甲蟲和其他的包含密集地由甲殼素編織的外骨架的昆蟲的外殼。
[0057]繼續(xù)說明圖5，如上所示的示例性塊可任選與第二材料結(jié)合。在某些實施方式中，允許真菌菌絲體生長進入疊層體表面，或任選地通過任何合適的方式，如膠水，在干燥的真菌菌絲體上附著疊層體表面。該疊層體可用于保護真菌表面免于自然分解，當在兩個真菌菌絲體表面之間放置疊層體片時，可以提供增加的強度，可以起到防止兩個表面之間的活性菌絲體和菌絲體間關系(如果沒有疊層體兩個表面將會接觸)。另外的真菌菌絲體層可以連接在一起，各自均使用疊層體隔離在它們中間，以提供另外的品質(zhì)，如高耐沖擊性和防彈性。
[0058]LETS[0059]圖6示出的是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的在多個真菌模制成形體142中引入多個定位銷146而構(gòu)建結(jié)構(gòu)連接體。多個定位銷146可與線或其它粘結(jié)材料交聯(lián)(cross-linked)，將真菌模制成形體142壓縮在一起。定位銷146作為定位系統(tǒng)以及覆蓋(facing)或結(jié)皮(skinning)材料。竹子、鋼或任何其他的可拉伸材料可以用來代替木質(zhì)定位銷。在這種情況下，兩層真菌模制成形體不重合堆積(stacked offset),在真菌模制成形體中的導向通道中保持定位銷到位。 [0060]圖7示出的是拱152的構(gòu)建，其是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式，通過以相互鄰面接觸(proximal contact with one another)的方式放置多個真菌模制成形體142以形成有機結(jié)合來構(gòu)建的。真菌模制成形體142利用有機結(jié)合(organic weld)形成復雜的復合形狀。真菌模制成形體也可連接形成拱152形式的結(jié)構(gòu)體。真菌模制成形體142可以連接在一起，并彼此粘合形成一種任何給定數(shù)目的真菌模制成形體142之間的有機結(jié)合體。通過在材料依然活性時(即在其干透前(dry out))，將一個放置在另一個的上面來實現(xiàn)兩個真菌模制成形體142的粘接。一旦連接，真菌模制成形體可單獨地置于通常控制環(huán)境(nominally controlled environment)中，直到形成強結(jié)合。雖然該示例性實施方式中所示的真菌模制成形體142為單一成形體形式，一組或多或少的塊，可以類似地用來形成結(jié)構(gòu)體。較少的塊制備簡單的系統(tǒng)，減少必要地鑄造數(shù)量，而更多的塊允許設計上的更大的定制化和變化。
[0061]圖8示出了壁部分162的構(gòu)建，其是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式，通過以相互鄰面接觸的方式放置多個真菌模制成形體142以形成有機結(jié)合來構(gòu)建的。真菌模制成形體142利用有機結(jié)合形成復雜的復合形狀。真菌模制成形體可以連接形成壁形式的結(jié)構(gòu)，其中一部分顯示如壁部分162。
[0062]有機結(jié)合通過真菌本身的作用完成。如果在最佳的條件下生長，真菌可以誘發(fā)利用其自身組織與任何復制的物質(zhì)(cloned mass)融合。這是眾所周知的，并且由Yamanaka在美國專利N0.5，074，959中描述。根據(jù)真菌的這種融合屬性，它能夠制造設計為融合在一起的建筑元件，其干燥后，可如同木材或復合板那樣進行機械加工、處理和成形。由當前申請的所述方法以最大限度地提高與任意的真菌模制成形體表面接觸的方式來形成真菌模制成形體142，這能夠促進和鼓勵融合過程。將真菌模制成形體142融合在一起的過程，只需要堆疊單個成形體使得離散的成形體直接進行面接觸?？梢愿淖儹h(huán)境因素來影響有機結(jié)合的速度和質(zhì)量。這些環(huán)境因素可能包括光照周期、溫度、濕度以及生長空間中環(huán)境微生物生命的抑制。定殖前基質(zhì)(precolonized substrate)的快速持續(xù)壓實(fast durationcompaction)可能會形成密集堆積的形式,其已經(jīng)在真菌菌絲體內(nèi)深處吸收了水性凝膠試劑。這種水性凝膠可以植入有(seeded)隨時間釋放的過氧化物酶體化合物(time releaseperoxisomic compound)的溶液,該化合物會在整個生長形式中感應給定的氣體濃度曲線，使菌絲體生長更加旺盛，并降低厭氧微生物二次感染的風險。
[0063]可以通過控制制造過程中的各種輸入(inputs)來改變菌絲體的密度和建筑材料的材料性能。通過控制這些輸入，可能在由這種干燥的實體材料(somatic substance)形成的目標物中實現(xiàn)更強和更好的轉(zhuǎn)化特征(resolved feature)。這些控制輸入包括組成基質(zhì)材料的木質(zhì)纖維素成分的大小和形式?；|(zhì)材料的不同的形狀和均勻性會改變培養(yǎng)對象的組成和質(zhì)量。其它的控制輸入包括真菌生長的環(huán)境條件。也可以通過在彈性且堅固的模具中機械地濃縮所述基質(zhì)來實現(xiàn)材料密度的增加，并且還可以通過將充分定殖的活的材料(living materials)壓入到第二模具中，以實現(xiàn)更大的材料密度和更好變形。以這種方式處理和重新組合的活的材料持續(xù)生長，并可以成形為具有良好轉(zhuǎn)化(fine resolution)和表面質(zhì)量的人造物品。
[0064]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的并入到真菌菌絲體156以構(gòu)建結(jié)構(gòu)連接體的第二材料154。第二材料154被并入到真菌菌絲體156，以在真菌成型體內(nèi)和表面上進一步構(gòu)建結(jié)構(gòu)連接(structural connections)、機械加固(mechanicalreinforcement)、界面連接(interfacing)。然后,這些插入的第二材料可以進入到活的菌絲體內(nèi)。第二材料154可以是但不限于竹絲(woven bamboo)、劍麻和其它有機材料。這些第二材料優(yōu)選在真菌菌絲體156之間堆疊，使用本領域已知的其他方法來整合。然后，這些堆疊的第二材料與菌絲體一起溫育、生長并融合。第二材料可以部分地從一個表面插入到中間部分，或者可以沿任何所需的軸向路徑完全穿過樣品。這些薄的有機材料層可以成片生長或壓縮以及成形在具有具體形狀的模具中。這些增強體可以改變表皮密度、增強粘附、結(jié)構(gòu)性加強裝配組件并構(gòu)建具有包括引入的固定和緊固元件的界面(interface)和連接點的建筑元件。加入到該有機基質(zhì)的菌絲體將層粘結(jié)在一起，成為堅實的疊層體(solidlaminate)。 [0065]當施加壓力時，如圖8中箭頭158所示，第二材料154和真菌菌絲體156之間的結(jié)
合變得更強。
[0066]在另一個實例中，細棒和竹、藤或其他物質(zhì)的板條可能會在基質(zhì)頂部和底部表面的附近分層，每一層與其他層成直角；然后，這種橫紋(cross-grained)疊層體可壓成第二形式，并使其生長。竹子也可作為跨越增強體(spanning reinforcement),制造磚或其他可以承載和提供結(jié)構(gòu)能力的形式。在另一個實例中，繩子或其它拉伸材料可用來加強結(jié)構(gòu)元件。這些和其他并入的元件，可改變干燥并制成的制品的性質(zhì)，以類似于復合材料調(diào)節(jié)的方式改變剪切強度和拉伸強度。以這種方式，可以設計和生長有機衍生的結(jié)構(gòu)元件，這些元件可被設計為具有給定材料容許量和功能。
[0067]圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式另一個方面的直接并入到真菌模制成型體142中的雙耳片固定兀件(two-tabbed fixturing element) 164。如圖9所不，當施加壓縮壓力時，相比使用常規(guī)技術(shù)，固定元件164更緊密地嵌入到真菌模制成形體中。在實體材料生長好的且干燥的真菌模制成形體142中引入雙耳片固定元件164。真菌模制成形體142中可以引入具有延伸到真菌材料外部分的結(jié)構(gòu)元件，并可以設計成合并的緊固或固定元件。緊固或固定元件可包括孔、耳片(tabs)、箍、鎖、釘或任何其他用于錨固、連接、或界面連接真菌制品的機械裝置。通過結(jié)合向基質(zhì)中加入增強體，以及向生長好的和生長的真菌模制成形體中、和成形體之間加入結(jié)構(gòu)元件，可提高多種建筑材料的性能。但是應當理解的是，所公開的示例性實施方式僅僅是說明性的結(jié)合緊固或固定元件的概念和通常實踐，并非意圖限制要求保護的主題的寬度范圍。
[0068]在另一替代實施方式中，其中通過使用壓力構(gòu)建了強度和密度更高的建筑塊，并且經(jīng)巴氏殺菌后的基質(zhì)首先定殖并進行生長直到充分定殖，所述基質(zhì)優(yōu)選具有如下重量比:每磅干重的木屑、碎堅果殼或玉米芯(corn cob)約2磅水。所述基質(zhì)充分定殖后，使其瓦解并破碎、按大小過濾，然后在壓力下壓入具有期望的形狀和大小的模具中。應當指出，使用這種技術(shù)，壓制的最小粒徑的真菌菌絲體產(chǎn)生強度最大的材料。向破碎以及過濾后的真菌菌絲體施加300~500psi的壓力進行壓制。如果材料被過度壓制，解壓后的基質(zhì)將膨脹，吸收模具中的空氣和任何其他材料。通過調(diào)整施加的壓力、顆粒大小和壓制前的基質(zhì)170水合程度，可以改變最終產(chǎn)品的密度和調(diào)整各種材料質(zhì)量。壓制后，材料可被留在模具中，或者立即取出到第二生長表面。壓制后的材料從其模具中取出后，可能至少需要3天的時間使菌絲體處于適當?shù)沫h(huán)境中進行調(diào)整，以重新建立并且連接在一起，從而產(chǎn)生高強度的最終產(chǎn)品。所述取出的材料可能在壓縮后放置超過三天，這取決于所需的最終表面質(zhì)量和其他可調(diào)變量。
[0069]在又一實施例中，真菌菌絲體在經(jīng)受脈沖施加的線性壓力的同時，部分干燥和再水合，從而得到比目前制造的密度更高和更薄的材料，可利用代替高沖擊。
[0070]在任何干燥階段，加壓和轉(zhuǎn)化原始樣品可能導致樣品中的應力斷裂、裂縫和變形。然后，可以對這些樣品進行加壓(有或不具有再水合)，使得內(nèi)部的菌絲體可以穿過這些斷裂、裂縫和變形區(qū)再生長，結(jié)構(gòu)性增強樣品。不施加壓力也可以發(fā)生上述現(xiàn)象。
[0071]圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的形成有鑄空空間172的多種真菌模制成形體170。真菌模制成形體170可以生長為具有通道、空腔、提高的功能、以及能夠耦合多種真菌模制成形體與其它物品的對齊工件(registration artifact)。通過利用壓力壓縮的方法，可以使用具有滴孔(drop pin)和空腔的一個兩個部分模具。這也可構(gòu)造任何類型的多部件模具，用于以這種方式壓縮真菌菌絲體，類似于用于注塑成形的模具。使用這種方法，有可能構(gòu)建梁和其它大尺寸元件。此外，可以結(jié)合該高壓的實施方式與上述公開的實施方式，其中在最終產(chǎn)品中引入附加材料，如竹或繩。
[0072]圖12由左到右示出工藝過程中采取的步驟的四個圖像，其中繪制了容器180以盛放真菌模制成形體142，然后顯示了活塞181壓縮所述真菌模制成形體142，以去除氣體，然后，隨著活塞181釋放，由于真菌模制成形體142自然反彈或膨脹一定程度，明顯發(fā)生進氣，從而產(chǎn)生所述圖的右側(cè)的最終圖 像。未示出的是，如果容器周圍的區(qū)域被試劑包圍，無論是氣體或液體，其將被膨脹的真菌吸收。重要的是，此方法可以不通過任何機械注射的方式將氣體和液體試劑引入到真菌模制成形體中。代替的是，來自膨脹的真菌成形體的負壓導致自然吸收其周圍的試劑。雖然在此圖像中顯示了容器，也可以其它方式進行壓縮，例如當真菌體在連續(xù)的生產(chǎn)線或輸送帶向下移動時通過輥壓縮。通過在壓力釋放后立即使真菌體周圍充滿試劑(液體或氣體)，真菌體將吸收試劑。
[0073]上述的部分干燥與具有包含懸浮液/固/氣/生物試劑的再水合，將產(chǎn)生保護樣品內(nèi)的菌絲體對抗感染的保護層。這可用于在沒有足夠控制的環(huán)境中使兩塊磚長到一起，用保護層防止不希望的活的試劑感染樣品。該保護層可以呈現(xiàn)惰性或通過使用水或其它水合試劑滲透到菌絲體內(nèi)部。使用這種方法可現(xiàn)場制備復雜的真菌結(jié)構(gòu)體。懸浮的試劑可包括以下物質(zhì)，其單獨使用、結(jié)合使用或連續(xù)施用:黃原膠、刺槐豆膠、與鈣結(jié)合形成膠凝交聯(lián)的瓜爾豆膠、其他市售的保護性食物膠、羧甲基纖維素、與山梨酸鉀結(jié)合的羧甲基纖維素、各種類型的醇，包括但不限于，并且以經(jīng)純化形式或凝膠化懸浮液形式的鈣、氯、氯酚、苯扎氯銨、氨、過氧化酶體化合物、銀和溶液中的銀化合物、藻類和其他生物劑。
[0074]在任何上述實施方式中，可以向生長中或干燥過程中的組分施加應力以促進真菌的進一步作用。例如，向真菌模制成形體施加這樣的應力壓力，其是真菌成形體用作某結(jié)構(gòu)的一部分時很可能受到的與現(xiàn)實中接近的壓力。給予足夠的壓力，將會形成裂紋或裂縫。在這里，釋放壓力且菌絲繼續(xù)生長，從而不僅填充裂縫，而且還導致形成新材料，并因此提高在之前為最弱區(qū)域的強度。作為方法的另一實施例，方法的組成部分不需要采取在示例性實施方式的圖1中所示出的順序，可以在接種前，對木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基施加應力壓力。另外，是否使用模具均可以施加應力壓力。例如，在連續(xù)進料的實施方式中，會產(chǎn)生應力壓力，例如拉開、扭轉(zhuǎn)、或壓縮真菌菌絲體。同樣，任何裂紋或裂縫等的薄弱點將會長滿新的菌絲，使得真菌菌絲體在之前較弱的區(qū)域得到增強。
[0075]所有上面討論的方法和實施方式均提供了將農(nóng)業(yè)或其他廢物轉(zhuǎn)化成可廣泛地用于制造和建筑應用的耐用工業(yè)級材料的優(yōu)點。真菌材料可以用來代替塑料或木材，可與竹和其他可再生材料結(jié)合以產(chǎn)生混合的復合材料。采用比制備可比較的混合復合材料更少的能源來生產(chǎn)真菌材料。此外，該真菌生物是可生物降解的、耐用且可調(diào)的。該建筑材料防火、防水、防霉并具有良好的絕緣性能。本文所討論的方法利用農(nóng)業(yè)廢棄材料，其可以非常低的能源和生產(chǎn)成本，有效地制造高品質(zhì)的建筑材料。
[0076]所有上述真菌材料的實施方式和基于其的變體可用于建筑、包裝和各種各樣的其他用途。這些用途可包括為建立任何類型的臨時或永久工件的目的而在環(huán)境敏感地區(qū)利用或應用，特別是在重點在于整治的項目或?qū)I(yè)影響特別敏感的區(qū)域。真菌材料可以用在希望物品計劃逐漸過時或有限的使用的情況，如用于消費電子產(chǎn)品外殼和家具組件。真菌的材料也可以用于制備可生物降解的容器、庇護所(shelter)以及用于土地復墾和水利的中間形式。一旦這種材料組成的結(jié)構(gòu)不需使用，其可以現(xiàn)場破碎成小的碎片并留下由生物降解。真菌也可以生長成平臺的形式，如用于土木工程和美化的那些。該真菌可能會被用來成形土地輪廓形式、制造分流流、堤防、防水元件和擋土墻。據(jù)了解，菌絲體具有如下能力:其有助于清除土壤和其它有機基質(zhì)中氮和其他活性化合物，并且強化土壤成分而且也是其所在的一般的健康居住生態(tài)環(huán)境的一個強有力的促進因素。同時作為功能或結(jié)構(gòu)的目的，用于這些目的的材料也可用于生物修復的新應用。真菌物種的菌絲體已經(jīng)進化出利用超級氧化化合物和其它的用于 打破木質(zhì)纖維素使其成為可代謝糖和其他營養(yǎng)物質(zhì)的強裂解試劑的能力。真菌的特征在于這種轉(zhuǎn)化的能力，并且是世界上最牢固的有機體、器官、組織、細胞和組成分子的主要分解者。由于這些和其他原因，腐生真菌(saprophytic fungi)能夠轉(zhuǎn)化、中和和破壞大量的生物毒素分子和其他有害化合物。已有報道一些類型的蘑菇在用過的機油浸透的木質(zhì)纖維素化合物上生長。真菌能夠分解復雜的分子鏈，這些分子鏈通常是很難打破的，比如大分子、生物聚合物和某些有機化合物。出于這個原因，據(jù)信半活結(jié)構(gòu)(semi living structures)可以作為對生物修復項目以及對清潔棕色和灰色田間污染物用途有益的貢獻和材料引入。
[0077]可通過仔細和精確的調(diào)整制備優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)中所使用的那些的真菌塊和真菌建筑材料，并且可以比現(xiàn)有技術(shù)中的那些更簡單并利用更少的設備來制備。使用本文描述的方法，壓制到周圍嵌入形式中的真菌成形體表現(xiàn)出比對照至少4倍強的粘合強度。
[0078]該方法依賴于向生長的菌絲體施加的壓力的頻率、持續(xù)時間和量，并可以與其它變量編排實施來產(chǎn)生各種各樣的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，如韌性、柔軟性(撓性)、動態(tài)抗性(dynamicresistance)等。在一個實例中，塊和其他構(gòu)件材料能夠以不需要放置在模具中進行固化的形式形成。[0079]使用本文所述的方法，可以生成比在現(xiàn)有技術(shù)中已知的那些更大的建筑塊。事實上，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的規(guī)模上的限制。此外，這些形狀能夠以需要被放置在模具中用于成形和固化的方式制備。
[0080]使用圍繞疊層的真菌菌絲體片多層疊描述的方法，發(fā)現(xiàn)改進了耐沖擊性。在一個實例中，利用每層間的紙板片將8層生成的I"薄真菌片粘在一起，當粘在一起時，整個結(jié)構(gòu)為8.5"深。在測試中，一個從點38發(fā)射的中空子彈在最后一真菌層停止移動。圖6示出了可用于耐沖擊的壁。該壁顯示了足夠的強度以用作建筑物內(nèi)的承重墻。
[0081]可通過仔細和精確的調(diào)整制備優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)中的那些的真菌塊和真菌建筑材料，并且可以比現(xiàn)有技術(shù)中的那些更簡單并利用更少的設備來制備。使用本文描述的方法，壓制到周圍嵌入形式中的真菌成形體表現(xiàn)出比對照至少4倍強的粘合強度。另外，這些嵌入的形式可以比其它方法更快的處理和干燥，并在沒有更高的基質(zhì)密度或額外的試劑的情況下實現(xiàn)。
[0082]本文所描述的方法進一步的預期用途在發(fā)展中地區(qū)和農(nóng)村地區(qū)，其中，在這些地區(qū)，領域中簡單的工具和工藝仍允許使用木質(zhì)纖維素廢物來產(chǎn)生各種耐用的、持久的和彈性材料。真菌材料在園藝及景觀、土木工程具有潛在用途，包括通過定時的萌發(fā)和可以嵌入實體形式內(nèi)的伴生植物和其他生命形式的擴散的真菌菌絲體再生。該真菌結(jié)構(gòu)可以作為動物收容所、地面覆蓋物和一般惰性環(huán)保腳手架。此外，這種真菌材料也可以用于制備高強輕質(zhì)的殼和形狀，其可使用在船只、家具和其他消費或目前采用蜂窩狀紙板、玻璃纖維、塑料或其它高強輕質(zhì)材料制備的如模制裝飾瓷磚、成型體、臨時廣告安裝和立體掛屏結(jié)構(gòu)形式的商業(yè)產(chǎn)品的制備。該實體材料也可用以作為高耐沖擊熱塑性材料的替代品，如用于消費電子產(chǎn)品的殼體、工業(yè)設備和家電的部件以及車輛保險杠。此外，該實體材料具有優(yōu)異的壓縮性質(zhì)且可以吸收鈍力、分散地震波和阻尼聲波信號。
[0083]為說明和描述的目的，給出了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的前述說明。它的目的不是窮舉或?qū)⒈景l(fā)明限制為所公開的精確形式。根據(jù)上述教導的啟示下，許多改進和變化都是可能的。例如，在真 菌基質(zhì)放置到模具之后，也可以進行所述真菌基質(zhì)接種或巴氏殺菌。另外，在巴氏殺菌、抑制微生物或潔凈室的設計和控制的創(chuàng)新可以被集成到制造過程中。分批、連續(xù)的或分段的生產(chǎn)方法也可用于制造真菌模制成形體。目的在于，本發(fā)明的范圍并不限于該詳細說明，而是由所附的權(quán)利要求和其等同方案限定。
【權(quán)利要求】
1.一種生長呈可模制基質(zhì)形式的有機衍生的建筑材料的方法，該建筑材料廣泛用于制造和建筑應用中，該方法包括以下步驟: a)獲得能夠支持腐生真菌生長的木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基； b)將所述木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基和水混合以達到水合程度； c)用真菌接種物接種所述木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基； d)留出時間，使所述接種的木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基定殖到如下程度:所述接種的木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基轉(zhuǎn)化為真菌菌絲體而沒有任何第二生物體通過感染代替該過程； e)提供容器，在其中發(fā)生所述留出步驟并且在其中調(diào)節(jié)所述容器中的環(huán)境條件； f)將所述真菌菌絲體放置到模具中使得所述真菌菌絲體形成真菌模制成形體； g)向所述木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基施加至少IOOPSI的第一壓縮壓力； h)降低所述第一壓縮壓力到至少1/4； i)在所述放置步驟之后，從所述模具中移出所述真菌模制成形體；以及 j)在給定溫度下干燥所述真菌模制成形體給定的時間期間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述容器在溫度為55華氏度~90華氏度的生長室中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述容器包括允許氣體交換同時防止細菌和微生物通過的柔性透氣過濾膜或柔性 透氣過濾膜塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述環(huán)境條件通過在所述容器和所述容器外的環(huán)境之間提供可調(diào)節(jié)的關系來進行調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進一步包括以相互鄰面接觸的方式放置多個真菌模制成形體，其中，多個真菌模制成形體的每一個各自包括菌絲體的外表面，以及其中每一個所述外表面與其他融合以形成有機結(jié)合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述水合程度為33%~66%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述干燥步驟還包括使所述真菌模制成形體脫水，以使得所述真菌模制成形體的水重量為所述真菌模制成形體總重量的15%以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述干燥步驟使所述真菌接種物為生物惰性。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述真菌接種物是絲狀真菌的壓縮形式。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，真菌接種物選自以下真菌菌種組成的組:靈芝(Ganoderma Iucidem)、松杉靈芝(Ganoderma tsugae)、Ganoderma oregonense、木蹄層孔菌(Fomes fomentarius)、變色栓菌(Trametes versicolor)和樣剝管菌(Piptoporousbetulinus)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進一步包括對所述木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基進行巴氏殺菌一段時間的步驟，所述巴氏殺菌步驟在所述混合步驟終止后終止。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基與材料結(jié)合以改變真菌菌絲體和木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基的品質(zhì)和屬性，其中，該材料選自下列材料組成的組:二氧化硅、珍珠巖、甲基纖維素、甘油和瓊脂糖。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，真菌菌絲體與第二材料結(jié)合，以在模制真菌成形體內(nèi)部或其表面上進一步構(gòu)建結(jié)構(gòu)連接、機械加固和界面連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進 一步包括粉碎所述真菌模制成形體形成大量的片。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，進一步包括以下步驟: 向所述大量的片施加至少IOOPSI的第二壓縮壓力；以及 釋放施加到所述大量的片的所述第二壓縮壓力。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進一步包括: 向所述真菌模制成形體施加應力壓力，使得在所述真菌模制成形體中形成裂縫；以及釋放所述應力壓力，使得所述真菌菌絲體能夠生長進入所述真菌模制成形體中的所述裂縫中。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進一步包括以下步驟: 在從所述模具中移出后，向所述真菌模制成形體施加至少100PSI的第二壓縮壓力；以及 釋放施加到所述真菌模制成形體的所述第二壓縮壓力。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中，至少一個所述壓縮壓力足以引起真菌模制成形體內(nèi)的飽和水被壓出，并且然后移除所述至少一個所述壓縮壓力并使得所述真菌模制成形體膨脹和自然吸收試劑。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中，所述試劑是液體或氣體。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，還包括向所述真菌模制成形體施加至少100PSI的第三壓縮壓力。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中，所述至少一個壓縮壓力足以引起真菌模制成形體內(nèi)的飽和水被壓出，以及然后移除所述至少一個壓縮壓力并使得所述真菌模制成形體膨脹和自然吸收試劑。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中，所述試劑是液體或氣體。
23.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中，所述第一壓縮壓力或所述第二壓縮壓力中的至少一個為至少500PSI。
24.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述第一壓縮壓力為至少500PSI，并施加至少72小時。
25.—種生長呈可模制基質(zhì)形式的有機衍生的建筑材料的方法，該建筑材料廣泛用于制造和建筑應用中，該方法包括以下步驟: a)獲得能夠支持腐生真菌生長的木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基； b)將所述木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基和水混合以達到水合程度； c)用真菌接種物接種所述木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基； d)留出時間，使所述接種的木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基定殖到如下程度:所述接種的木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基轉(zhuǎn)化為真菌菌絲體而沒有任何第二生物體通過感染代替該過程； e)在所述接種步驟和留出步驟期間，嚴格調(diào)節(jié)木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基周圍的環(huán)境條件； f)向木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基添加至少100PSI的第一壓縮壓力； g)降低所述第一壓縮壓力；以及 h)干燥所述已定殖的真菌菌絲體給定的時間期間。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中，所述干燥工序使真菌接種物為生物惰性。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中，所述水合程度為33%~66%。
28.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中，真菌接種物是絲狀真菌的壓縮形式。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中，所述真菌接種物選自以下組成的組:靈芝(Ganoderma Iucidem)、松杉靈芝(Ganoderma tsugae)、Ganoderma oregonense、木蹄層孔菌(Fomes fomentarius)、變色栓菌(Trametes versicolor)和樣剝管菌(Piptoporousbetulinus)。
30.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，還包括: 向所述真菌菌絲體施加應力壓力，使得在所述真菌菌絲體中形成裂縫； 釋放所述應力壓力，使得所述裂縫通過所述真菌菌絲體的生長而重新封上。
31.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中，木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基與材料結(jié)合以改變真菌菌絲體和木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基的品質(zhì)和屬性，其中，該材料選自下列組成的組:二氧化硅、珍珠巖、甲基纖維素、甘油和瓊脂糖。
32.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中，真菌菌絲體與第二材料結(jié)合，以在真菌菌絲體內(nèi)部或其表面上進一步創(chuàng)構(gòu)建結(jié)構(gòu)連接、機械加固和界面連接。
33.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，進一步包括粉碎所述真菌菌絲體形成大量的片。
34.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中，通過使用輥來施加所述第一壓縮壓力。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的方法，進一步包括粉碎所述真菌接種物形成大量的片。
36.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，進一步包括以下步驟: 向所述生長的真菌接種物施加至少100PSI壓力的第二壓縮壓力，所述第二壓縮壓力在所述第一壓縮壓力終止后施加；以及 釋放施加到所述生長的真菌接種物的所述第二壓縮壓力。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的方法，進一步包括:向所述生長的真菌接種物施加至少100PSI的第三壓縮壓力。
38.根據(jù)權(quán)利要求36的方法，其中，所述第一壓縮壓力或所述第二壓縮壓力中的至少一個為至少500PSI。
39.根據(jù)權(quán)利要求36的方法，其中，所述第一壓縮壓力或所述第二壓縮壓力中的至少一個為至少2000PSI。
40.根據(jù)權(quán)利要求36的方法，其中，至少一個壓縮壓力足以引起生長的真菌接種物內(nèi)的飽和水被壓出，并且然后移除所述至少一個壓縮壓力并使得所述生長的真菌接種物自然膨脹和吸收試劑。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中，所述試劑是液體或氣體。
42.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，進一步包括對所述木質(zhì)纖維素基培養(yǎng)基進行給定時間的巴氏殺菌，所述巴氏殺菌步驟在所述混合步驟終止后終止。
43.根據(jù)權(quán)利要求25的方 法，其中，所述第一壓縮壓力為至少500PSI，并施加至少72小時。
【文檔編號】C12N1/14GK103547668SQ201180066101
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2010年11月27日
【發(fā)明者】菲利普.G.羅斯 申請人:菲利普.G.羅斯