首先，路面有小裂縫。接下來，坑坑窪窪的街道被封閉維修，交通擁堵了一週。美國的基礎設施正在崩潰。這是一個政治問題，但一些政策解決方案——就像修建更多的道路——不太可能有幫助。因此，在我們等待的同時，科學家們正在研究自我修複的材料，並將重點放在基礎設施中最重要的兩種材料上：瀝青和混凝土。

瀝青主要用於路面。它很容易塗抹：你只需加熱，混合，塗抹，一旦冷卻，它就變成了堅硬的路面。它通常是多孔的，因為這些孔吸收噪音，使道路更安靜。但缺點是這種多孔瀝青不耐用；所以才會有裂縫和坑洞。這不僅僅是一個煩惱，導致顛簸的乘車和交通堵塞。損壞造成了不安全的行駛條件，維護不善的道路可能造成高達三分之一的高速公路死亡。

荷蘭代爾夫特大學（Delft University）的材料科學家埃裡克•施蘭根（erikschlangen）表示，一種解決方案可能是使用自愈瀝青。他的瀝青中摻有細小的鋼纖維，使瀝青具有導電性。如果你透過在瀝青上執行一臺大型感應電機（基本上是一個巨大的磁鐵）來加熱瀝青，它會加熱瀝青和鋼纖維，然後小裂縫會自行閉合(陽光也能產生一些這種效果，但通常是不夠的。）所以它不是完全自愈的，因為你需要感應電機，但它仍然比關了幾天路修路麻煩少。

自修複瀝青已經在荷蘭12條不同的道路上進行了測試，其中一條自2010年起開始執行並向公眾開放。所有這些都仍然處於完美狀態，但施蘭根指出，即使是正常的瀝青路面也可以使用7到10年，而且在未來幾年，我們將真正開始看到這種差異。他估計，這種材料的總成本將比普通瀝青貴25%，但它可以使道路壽命延長一倍，一項估計表明，如果所有道路都使用這種材料，每年可以為荷蘭節省9000萬歐元。中國也建設了一條自愈之路。

在這種特殊瀝青的基礎上，施蘭根的實驗室提出了更酷的想法。“在瀝青中加入鋼纖維意味著你可以向它傳送資訊，這樣就有可能在電動汽車行駛的道路上充電，”他說這還為時過早，但我們將在紅綠燈前進行一些試驗，其目的是讓您可以在車流中等待時給車輛充電。”

但道路並不是唯一一個基礎設施失靈的地方。看看加州海岸邊那座搖搖欲墜的大橋，那裡的遊客被困在大蘇爾地區。其他訊息來源說，全國24%的橋梁要麼是有缺陷的，要麼就是完全過時了。這裡的關鍵材料是混凝土，科學家們也在努力改善它。它是地球上最古老的材料之一，也是對環境最有害的材料之一。麻省理工學院混凝土可持續發展中心主任弗朗茲·約瑟夫·烏爾姆（Franz Josef Ulm）表示，生產混凝土材料是全球二氧化碳排放量的10%，該中心**了混凝土行業的研究人員和人員，試圖使這種材料更耐用、更環保(許多公司都在嘗試**環保混凝土。）許多研究都是新的，因為儘管混凝土已經存在了幾千年，但混凝土基本構件的密度從2007年開始才為人所知，因為之前還沒有足夠先進的工具來進行測量。

一個專案正在研究如何透過調整道路材料來降低車輛的油耗。”“當你開車在人行道上行駛時，你會產生一個小酒窩，”烏爾姆說你看不到它是因為它很小，但由於材料的效能和質地，你實際上總是在稍微上坡行駛，“烏爾姆把它比作在柔軟的沙灘上跑步，就像在沙灘上跑步比在堅硬的路面上跑步更難一樣，這些“酒窩”從車上帶走了更多的能量。因此，透過改變混凝土的粗糙度可以減少對環境的影響。在這項研究中，在弗吉尼亞州的道路上，這一過程將汽車在路面上行駛對環境的影響降低了3%。”對於一輛車來說，這沒什麼區別，但對於一個州和一個國家來說，它起著巨大的作用，”烏爾姆補充道。

與混凝土可持續發展中心合作的預拌混凝土研究與教育基金會（Ready-Mixed Concrete research&Education Foundation）執行董事朱莉婭•加爾比尼（Julia Garbini）表示，路面行業正開始從這項研究中得到一些啟示。她說，現在討論具體細節還為時過早，但“目前正在進行的大量工作已經開始影響混凝土**的規範。”。

強度是提高混凝土強度的另一種方法。這種材料很便宜，但很容易開裂，所以我們在裂縫發生時加鋼筋來承擔結構的重量。但當混凝土開裂時，水或除冰建築物的鹽滲入，然後裡面的鋼材開始腐蝕。這損壞了整個結構，也是許多舊橋倒塌的一個重要原因。”如果你想**一種自我修複的混凝土，我們必須**一些填充裂縫的東西，這樣水和鹽就不能再滲透了。

目前，最有希望的解決辦法是在混凝土中加入一種特殊的細菌。細菌生活在混合物中，產生碳酸鈣，當它們生長時，碳酸鈣有助於填充裂縫。”我們知道這些細菌可以在自然界中生存200多年，所以我們開發了一種技術，將這些細菌放入混凝土中，它將在混凝土結構的使用壽命記憶體活。另外，它們不會對人類做任何事，所以很安全。

測試混凝土是很棘手的，因為失敗可能是真正的災難性的，不同於失敗的自愈瀝青。不過，施蘭根說，他的團隊已經將這種混凝土應用於一些小型建築，儘管他們仍在修補這種材料。歐洲和美國的具體規定相當嚴格，但監管較為寬鬆的國家，如中國、日本和韓國，都對這些材料表示了興趣。

是什麼讓我們退縮？

當然，還有科學進步的速度，還有政治。好的是，基礎設施是少數幾個問題之一，吸引了民主黨和共和黨的支援。哈佛商學院教授羅莎貝絲·莫斯·坎特（Rosabeth Moss Kanter）說：“問題是，我們最大的基礎設施投資是在20世紀50年代和60年代，從那時起我們就忽視了很多基礎設施建設。”她是《移動：讓美國的基礎設施重新領先》一書的作者。如今，建立一個新的、令人興奮的東西要比讓人們為維護一個東西而興奮要容易得多。

但是對新材料的態度也是其中的一部分，弗吉尼亞大學的工程學教授萊德·福利說。他研究了建築行業的創新，尤其是奈米材料創新，如自潔窗戶或防鏽鋼塗層。”他說，建築業尤其落後於一些早期的預測和預測，即“何時採用這些新材料”。許多業內人士厭惡風險，他們對原材料有信心。”“所有這些材料的測試已經在混凝土上進行了50到75年，”福利說有完整性測試、壓力測試和載入等各種型別，這是土木工程師有信心掌握的知識體系。“當涉及到這些新材料時，**量不高，所以成本仍然很高，而且“他們很難看到這樣改變設計的一些好處。”但是由於國家的基礎設施年久失修，而且看不到真正的計劃，我們需要從科學中得到每一點幫助。