首先，路面有小裂缝。接下来，坑坑洼洼的街道被封闭维修，交通拥堵了一周。美国的基础设施正在崩溃。这是一个政治问题，但一些政策解决方案——就像修建更多的道路——不太可能有帮助。因此，在我们等待的同时，科学家们正在研究自我修复的材料，并将重点放在基础设施中最重要的两种材料上：沥青和混凝土。

沥青主要用于路面。它很容易涂抹：你只需加热，混合，涂抹，一旦冷却，它就变成了坚硬的路面。它通常是多孔的，因为这些孔吸收噪音，使道路更安静。但缺点是这种多孔沥青不耐用；所以才会有裂缝和坑洞。这不仅仅是一个烦恼，导致颠簸的乘车和交通堵塞。损坏造成了不安全的行驶条件，维护不善的道路可能造成高达三分之一的高速公路死亡。

荷兰代尔夫特大学（Delft University）的材料科学家埃里克•施兰根（erikschlangen）表示，一种解决方案可能是使用自愈沥青。他的沥青中掺有细小的钢纤维，使沥青具有导电性。如果你通过在沥青上运行一台大型感应电机（基本上是一个巨大的磁铁）来加热沥青，它会加热沥青和钢纤维，然后小裂缝会自行闭合(阳光也能产生一些这种效果，但通常是不够的。）所以它不是完全自愈的，因为你需要感应电机，但它仍然比关了几天路修路麻烦少。

自修复沥青已经在荷兰12条不同的道路上进行了测试，其中一条自2010年起开始运行并向公众开放。所有这些都仍然处于完美状态，但施兰根指出，即使是正常的沥青路面也可以使用7到10年，而且在未来几年，我们将真正开始看到这种差异。他估计，这种材料的总成本将比普通沥青贵25%，但它可以使道路寿命延长一倍，一项估计表明，如果所有道路都使用这种材料，每年可以为荷兰节省9000万欧元。中国也建设了一条自愈之路。

在这种特殊沥青的基础上，施兰根的实验室提出了更酷的想法。“在沥青中加入钢纤维意味着你可以向它发送信息，这样就有可能在电动汽车行驶的道路上充电，”他说这还为时过早，但我们将在红绿灯前进行一些试验，其目的是让您可以在车流中等待时给车辆充电。”

但道路并不是唯一一个基础设施失灵的地方。看看加州海岸边那座摇摇欲坠的大桥，那里的游客被困在大苏尔地区。其他消息来源说，全国24%的桥梁要么是有缺陷的，要么就是完全过时了。这里的关键材料是混凝土，科学家们也在努力改善它。它是地球上最古老的材料之一，也是对环境最有害的材料之一。麻省理工学院混凝土可持续发展中心主任弗朗兹·约瑟夫·乌尔姆（Franz Josef Ulm）表示，生产混凝土材料是全球二氧化碳排放量的10%，该中心**了混凝土行业的研究人员和人员，试图使这种材料更耐用、更环保(许多公司都在尝试**环保混凝土。）许多研究都是新的，因为尽管混凝土已经存在了几千年，但混凝土基本构件的密度从2007年开始才为人所知，因为之前还没有足够先进的工具来进行测量。

一个项目正在研究如何通过调整道路材料来降低车辆的油耗。”“当你开车在人行道上行驶时，你会产生一个小酒窝，”乌尔姆说你看不到它是因为它很小，但由于材料的性能和质地，你实际上总是在稍微上坡行驶，“乌尔姆把它比作在柔软的沙滩上跑步，就像在沙滩上跑步比在坚硬的路面上跑步更难一样，这些“酒窝”从车上带走了更多的能量。因此，通过改变混凝土的粗糙度可以减少对环境的影响。在这项研究中，在弗吉尼亚州的道路上，这一过程将汽车在路面上行驶对环境的影响降低了3%。”对于一辆车来说，这没什么区别，但对于一个州和一个国家来说，它起着巨大的作用，”乌尔姆补充道。

与混凝土可持续发展中心合作的预拌混凝土研究与教育基金会（Ready-Mixed Concrete research&Education Foundation）执行董事朱莉娅•加尔比尼（Julia Garbini）表示，路面行业正开始从这项研究中得到一些启示。她说，现在讨论具体细节还为时过早，但“目前正在进行的大量工作已经开始影响混凝土**的规范。”。

强度是提高混凝土强度的另一种方法。这种材料很便宜，但很容易开裂，所以我们在裂缝发生时加钢筋来承担结构的重量。但当混凝土开裂时，水或除冰建筑物的盐渗入，然后里面的钢材开始腐蚀。这损坏了整个结构，也是许多旧桥倒塌的一个重要原因。”如果你想**一种自我修复的混凝土，我们必须**一些填充裂缝的东西，这样水和盐就不能再渗透了。

目前，最有希望的解决办法是在混凝土中加入一种特殊的细菌。细菌生活在混合物中，产生碳酸钙，当它们生长时，碳酸钙有助于填充裂缝。”我们知道这些细菌可以在自然界中生存200多年，所以我们开发了一种技术，将这些细菌放入混凝土中，它将在混凝土结构的使用寿命内存活。另外，它们不会对人类做任何事，所以很安全。

测试混凝土是很棘手的，因为失败可能是真正的灾难性的，不同于失败的自愈沥青。不过，施兰根说，他的团队已经将这种混凝土应用于一些小型建筑，尽管他们仍在修补这种材料。欧洲和美国的具体规定相当严格，但监管较为宽松的国家，如中国、日本和韩国，都对这些材料表示了兴趣。

是什么让我们退缩？

当然，还有科学进步的速度，还有政治。好的是，基础设施是少数几个问题之一，吸引了民主党和共和党的支持。哈佛商学院教授罗莎贝丝·莫斯·坎特（Rosabeth Moss Kanter）说：“问题是，我们最大的基础设施投资是在20世纪50年代和60年代，从那时起我们就忽视了很多基础设施建设。”她是《移动：让美国的基础设施重新领先》一书的作者。如今，建立一个新的、令人兴奋的东西要比让人们为维护一个东西而兴奋要容易得多。

但是对新材料的态度也是其中的一部分，弗吉尼亚大学的工程学教授莱德·福利说。他研究了建筑行业的创新，尤其是纳米材料创新，如自洁窗户或防锈钢涂层。”他说，建筑业尤其落后于一些早期的预测和预测，即“何时采用这些新材料”。许多业内人士厌恶风险，他们对原材料有信心。”“所有这些材料的测试已经在混凝土上进行了50到75年，”福利说有完整性测试、压力测试和加载等各种类型，这是土木工程师有信心掌握的知识体系。“当涉及到这些新材料时，**量不高，所以成本仍然很高，而且“他们很难看到这样改变设计的一些好处。”但是由于国家的基础设施年久失修，而且看不到真正的计划，我们需要从科学中得到每一点帮助。