CN108699507A - 来自菌丝体和林业副产品的隔热材料 - Google Patents

来自菌丝体和林业副产品的隔热材料 Download PDF

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杨朝晖
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Abstract

本发明公开了可生物降解的隔离材料，其包含结构支架；和至少一种温度适应性真菌。本发明还公开了制备和使用可生物降解的隔离材料的方法，所述可生物降解的隔离材料包含结构支架；和至少一种温度适应性真菌。例如，本发明公开了使基础设施隔离的方法，其包括将所公开的可生物降解的隔离材料施用于基础设施。

Description

来自菌丝体和林业副产品的隔热材料
相关申请的交叉引用
本专利申请要求2016年1月28日提交的美国申请号62/288,156的权益，所述美国申请以引用的方式全文并入本文。
背景技术
需要有效的、有成本竞争力的技术来制造用于寒冷气候地区的可再生和可生物降解的隔热材料。
聚合物泡沫，例如聚苯乙烯和聚氨酯，通常用于寒冷气候下的基础设施和房屋建筑中的隔热。这些烃基材料重量轻，疏水并且耐光解。聚合物泡沫在其预期用途结束后不分解，并且在回收和再利用方面成问题。这些聚合物泡沫是不可再生的，并且它们的生产和使用涉及复杂的制造工艺、大量的能量输入和相关的废物流。聚合物泡沫已显示为浸出或排出几种毒素，所述毒素可在鱼类和野生动物中生物积累，呈现有据可查的环境健康问题。在大多数寒冷地区，建筑材料从制造中心运送，增加了聚合物隔离泡沫的已经很大的负面环境影响。
这些常规隔热材料的可再生和可生物降解的替代物可基本上减少建筑的环境和健康负担，并且促进可持续的基础设施发展。可生物降解和可再生的隔离材料对于寒冷地区的建筑业以及在全球对于一系列应用是有利的。这些材料可充当用于有效量应用的石油基聚合物的替代品，并且提供超过聚合物泡沫的若干优点，包括不含石油产品、低能量输入和低生产成本、快速可再生性、碳捕获和贮存、以及在使用结束时的可生物降解性。虽然已开发了许多策略，以通过将各种真菌物种与不同类型的生物质组合，从菌丝体生产环保材料，但它们在脆弱的北极生态系统中的缺点范围从引入可负面影响当地生态系统的外来真菌物种的潜力到尤其是在寒冷环境中生产过于缓慢和昂贵。
由于聚合物泡沫的高运输成本，并且由于在北极圈的许多地区缺乏其处置的回收和垃圾填埋服务，有成本竞争力、可再生和可生物降解的隔离材料的当地生产可为满足基础设施需要和人口需求的最可持续方法。
发明内容
公开了包括结构支架和至少一种温度适应性真菌的可生物降解的隔离材料，所述结构支架包含用于真菌菌丝体的营养培养基。
公开了包括结构支架和至少一种温度适应性真菌的可生物降解的隔离材料，所述结构支架包含用于真菌菌丝体的营养培养基，其中所述结构支架可为三维的。
公开了包括结构支架和至少一种温度适应性真菌的可生物降解的隔离材料，所述结构支架包含用于真菌菌丝体的营养培养基，其中所述结构支架包含生物质。在一些情况下，可对生物质进行巴氏灭菌。在一些情况下，结构支架还包含生物质原料。
公开了包括结构支架和至少一种温度适应性真菌的可生物降解的隔离材料，所述结构支架包含用于真菌菌丝体的营养培养基，其中所述结构支架包含结构增强物。
公开了包括结构支架和至少一种温度适应性真菌的可生物降解的隔离材料，所述结构支架包含用于真菌菌丝体的营养培养基，其中所述可生物降解的隔离材料包括待隔离的物体的净形状。在一些情况下，可生物降解的隔离材料包括圆柱形、管形、圆形、椭圆形、矩形或正方形的净形状。在一些情况下，结构支架包括待隔离物体的净形状。
公开了包括结构支架和至少一种温度适应性真菌的可生物降解的隔离材料，所述结构支架包含用于真菌菌丝体的营养培养基，其中所述结构支架包含对所述真菌无毒并且耐水分和湿气的生物聚合物或合成聚合物。在一些情况下，生物聚合物可为基于纤维素的生物聚合物细丝。
公开了包括结构支架和至少一种温度适应性真菌的可生物降解的隔离材料，所述结构支架包含用于真菌菌丝体的营养培养基，其中所述支架由温度适应性真菌的菌丝体定殖。
公开了包括结构支架和至少一种温度适应性真菌的可生物降解的隔离材料，所述结构支架包含用于真菌菌丝体的营养培养基，还包含来自第二温度适应性真菌的菌丝体。
公开了包括结构支架和至少一种温度适应性真菌的可生物降解的隔离材料，所述结构支架包含用于真菌菌丝体的营养培养基，其中所述至少一种温度适应性真菌是在+40°至-50℃的温度范围内保持生物学活力的真菌。在一些情况下，温度适应性真菌可为腐生性担子菌纲(Basidiomycete)。在一些情况下，腐生性担子菌纲可属于多孔菌属之一，例如耙齿菌属(Irpex)。耙齿菌属物种的一个例子是白囊耙齿菌(Irpex lacteus)。
还公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度恢复真菌的菌丝体定殖在支架上。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，其中所述结构支架是三维的。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基存在下，用至少一种温度恢复真菌的培养物接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，其中允许菌丝体生长的环境条件包括使菌丝体暴露于在400-1,000ppm范围内的二氧化碳气体。在一些情况下，允许菌丝体生长的环境条件包括使菌丝体暴露于0°至21℃的温度。在一些情况下，允许菌丝体生长的环境条件包括使菌丝体暴露于可变的相对湿度。在一些情况下，允许菌丝体生长的环境条件包括使菌丝体暴露于可变照明。在一些情况下，允许菌丝体生长的环境条件包括使培养物、菌丝体和支架暴露于可变压力。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，其中允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上包括使支架温育4至14天的时期。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，所述方法还包括压制由温度适应性真菌的菌丝体定殖的支架，以获得所需的密度、导热率、弹性模量、杨氏模量、抗压强度和厚度。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，所述方法还包括机械加工由温度适应性真菌的菌丝体定殖的支架，以获得所需的净形式和厚度。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，所述方法还包括允许可生物降解的隔离材料形成几丁质疏水性外皮。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，所述方法还包括干燥由温度适应性真菌的菌丝体定殖的支架。在一些情况下，干燥包括至少60℃的温度。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，其中所述温度适应性真菌是在暴露于低于0℃的温度后保持生物学活力的真菌。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，其中所述温度适应性真菌是腐生性担子菌纲。在一些情况下，腐生性担子菌纲可属于多孔菌属之一，例如耙齿菌属(Irpex)。耙齿菌属物种的一个例子是白囊耙齿菌。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，其中所述可生物降解的隔离材料具有自结皮性质。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，其中所述可生物降解的隔离材料包括两个或更多个温度适应性真菌菌丝体定殖的支架。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，所述方法还包括向可生物降解的隔离材料中添加针对害虫以及竞争性真菌和霉菌物种的非细胞毒性威慑物。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，所述方法还包括使可生物降解的隔离材料成层，以产生柔性或刚性层压板。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，其中所述可生物降解的隔离材料具有与合成聚合物泡沫可比较的导热率、弹性、剪切模量和杨氏模量、以及抗压强度。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，其中所述可生物降解的隔离材料不含细胞毒性代谢产物或化合物。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，其中所述结构支架通过以下形成：将包含生物质的原料共混以形成共混物；将共混物巴氏灭菌；冷却共混物；将共混物形成为所需的形状；并且在有利于菌丝体生长的条件下温育共混物。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，其中所述结构支架是三维的，其中所述三维支架可使用3D打印机形成。在一些情况下，三维支架包含生物聚合物或合成聚合物。例如，生物聚合物或合成聚合物可为基于纤维素的细丝。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，其中所述结构支架是三维的，其中所述支架通过3D打印工艺在允许所需形状的模具或外壳内形成。在一些情况下，可基于待用可生物降解的隔离材料隔离的物体或区域来确定模具或所需的形状。
还公开了使基础设施隔离的方法，其包括将所公开的可生物降解的隔离材料引入基础设施。
公开了使基础设施隔离的方法，其包括将所公开的可生物降解的隔离材料引入基础设施，其中所述基础设施是用于石油和天然气管道基础的垫层、大型民用基础设施、道路垫层、住房、管道系统、地上和地下环境控制和传感器、以及道路施工中的回填。
公开了使基础设施隔离的方法，其包括将所公开的可生物降解的隔离材料引入基础设施，其中所述温度适应性真菌已经在其中存在基础设施的环境中发现。
公开了使基础设施隔离的方法，其包括将所公开的可生物降解的隔离材料引入基础设施，其中引入通过将可生物降解的隔离材料放置在待隔离的物体周围或将可生物降解的隔离材料喷洒在待隔离的物体上而发生。
所公开的方法和组合物的另外优点将部分地在下述描述中阐述，并且部分地将从描述中理解，或者可通过实践所公开的方法和组合物来学习。借助于所附权利要求中特别指出的元素和组合，将实现且获得所公开的方法和组合物的优点。应理解，前述一般描述和下述详细描述两者均仅为示例性和说明性的，并不是如请求保护的本发明的限制。
附图说明
并入本说明书中且构成本说明书的部分的附图示出了所公开的方法和组合物的若干实施例，并且连同说明书一起，作用于解释所公开的方法和组合物的原理。
图1显示了关于可生物降解的隔离材料的生物工程方法的示意图：1原料筐，2--传送带，3--在传送带上移动的共混原料，4-巴氏灭菌腔室，5--冷却腔室，6--培养发酵罐，7--清洁溶液罐，8-具有接种物肉汤的打印头(方法2)，9--接种和压下材料，10-传送带末端，11-温育腔室。
图2显示了通过3D打印产生的支架的实验设计的截面图。轻质纤维素基支架预期降低可生物降解的隔离材料的重量和导热率，而对其机械性质无不利影响。
图3显示了成形和接种长方体形支架以生产保温板的方法。A-腔室的初始位置；B–将腔室降低以将原料压制成最终形状并形成接种通道；C-腔室从原料表面升起并且将接种物喷射到通道内。
图4显示了关于混合方案II样品的生物工程方法的示意图。
图5显示了波速测试设置图解。
图6显示了样品SP15在垂直方向上的P波首次到达的确定。
图7显示了样品SP15在垂直方向上的S波首次到达的确定。
图8显示了在无侧限压缩测试下基于白腐真菌菌丝体的可生物降解的隔离材料的典型失效模式：a)剪切失效；以及b和c)凸出。
图9显示了SP样品在垂直方向上的杨氏模量和剪切模量。
图10显示了SL样品在垂直方向上的杨氏模量和剪切模量。
图11显示了SPL样品在垂直方向上的杨氏模量和剪切模量。
图12显示了SP样品的弹性模量各向异性。
图13显示了SPL样品的弹性模量各向异性。
图14显示了无侧限压缩测试中的典型应力-应变关系。
图15显示了SP和SPL样品的抗压强度。
图16显示了SP、SL和SPL样品的导热率。
图17显示了基于菌丝体的可生物降解的隔离材料的物理、热和机械性质。
具体实施方式
通过参考其中包括的具体实施例和实例的下述详细描述以及附图及其之前和之后的描述，可更容易地理解所公开的方法和组合物。
应理解，除非另有说明，否则所公开的方法和组合物并不限于特定的合成方法、特定的分析技术、或者特定的真菌物种或其菌株和试剂，并且像这样，可变化。还应理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不预期是限制性的。
公开了可用于所公开的方法和组合物，可与所公开的方法和组合物结合使用，可用于制备所公开的方法和组合物，或者是所公开的方法和组合物的产物的材料、组合物和组分。本文公开了这些及其它材料，并且应理解，当公开这些材料的组合、子集、相互作用、组等时，虽然可能未明确公开这些化合物的每个不同个体以及共同组合和排列的特定提及，但各自在本文中特别考虑且描述。例如，如果公开且讨论了支架并且讨论了可对许多材料包括支架进行的许多修改，则特别考虑了可能的每个和每一个组合和排列以及修改，除非特别指出相反。因此，如果公开了一类分子A、B和C以及一类分子D、E和F以及组合分子的例子A-D，则即使每个并未个别叙述，每个也个别且共同加以考虑。因此，在该例子中，组合A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E和C-F各自特别加以考虑，并且应该视为由A、B和C；D、E和F；以及示例组合A-D的公开内容公开。同样地，还特别考虑且公开了这些的任何子集或组合。因此，例如，A-E、B-F和C-E的亚组特别加以考虑，并且应该视为由A、B和C；D、E和F；以及示例组合A-D的公开内容公开。该概念适用于本专利申请的所有方面，包括但不限于制备且使用所公开的组合物的方法中的步骤。因此，如果存在可执行的各种另外步骤，则应理解，这些另外步骤各自可用所公开方法的任何特定实施例或实施例的组合来执行，并且每个这样的组合特别加以考虑并且应该视为公开的。
A.定义
应理解，所公开的方法和组合物并不限于特定的方法、方案、真菌物种或菌株、以及描述的试剂，因为这些可变化。还应理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不预期限制本发明的范围，所述本发明的范围仅受所附权利要求的限制。
必须注意，如本文和所附权利要求中使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该/所述”包括复数指示物，除非上下文另有明确说明。因此，例如，提及“支架”包括多个这样的支架，提及“支架”是一个或多个支架及其本领域技术人员已知的等价物的提及，等等。
短语“温度适应性真菌”指在+40°至-50℃的温度下保持生物学活力的真菌。温度适应性真菌可在低于冰点的温度下继续生长。例如，来自这些真菌的菌丝体保持生物学活力，并且可在低于0℃的温度下生长。
“任选的”或“任选地”意指随后描述的事件、环境或材料可能或可能不发生或存在，并且该描述包括其中事件、环境或材料发生或存在的情况，以及其中它不发生或不存在的情况。
范围在本文中可表示为从“约”一个特定值和/或到“约”另一个特定值。当表达这样的范围时，除非上下文另有明确说明，否则还特别考虑且视为公开的是从一个特定值和/或到另一个特定值的范围。类似地，当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，应理解，除非上下文另有明确说明，否则该特定值形成应被视为公开的另一个特别考虑的实施例。还应理解，除非上下文另有明确说明，否则每个范围的端点相对于另一个端点都是重要的，并且不依赖于另一个端点。最后，应当理解，除非上下文另有明确说明，否则还明确考虑了包含在明确公开的范围内的所有个别值和值的子范围，并且应当视为公开。无论在特定情况下是否明确公开了这些实施例中的一些或全部，前述都适用。
除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语都具有与所公开的方法和组合物所属领域的技术人员通常理解相同的含义。尽管与本文所述的那些类似或等价的任何方法和材料都可用于本方法和组合物的实践或测试，但特别有用的方法、装置和材料如所述的。本文引用的出版物和对于其引用的材料在此以引用的方式并入。本文中的任何内容均不应视为承认本发明无权凭借在先发明而先于此类公开内容。不承认任何参考文献构成现有技术。对参考文献的讨论陈述了其作者的主张，并且申请人保留质疑所引用文件的准确性和相关性的权利。应清楚地理解，尽管本文提及了许多出版物，但此类参考文献并不构成承认这些文件中的任一形成本领域公知常识的部分。
在本说明书的说明书和权利要求书自始至终，单词“包括(comprise)”和单词的变体，例如“包括(comprising)”和“包含(comprises)”，意指“包括但不限于”，并且不预期排除例如其它添加剂、组分、整数或步骤。特别地，在陈述为包括一个或多个步骤或操作的方法中，特别考虑每个步骤包括所列出的内容(除非该步骤包括限制性术语例如“由……组成”)，意指每个步骤不预期排除例如该步骤中未列出的其它添加剂、组分、整数或步骤
B.可生物降解的隔离材料
公开了包括结构支架和至少一种温度适应性真菌的可生物降解的隔离材料。
公开了包括结构支架和至少一种温度适应性真菌的可生物降解的隔离材料，其还包含针对害虫和竞争性真菌物种的非细胞毒性威慑物。非细胞毒性威慑物可为但不限于单萜、精油和山葵(Eutrema japonicum)。非细胞毒性威慑物可掺入可生物降解的隔离材料内，或者可涂布在可生物降解的隔离材料的外面。在一些情况下，害虫可包括但不限于啮齿类动物、昆虫和竞争性真菌物种。
本文公开了组合物和方法，其涉及在富含营养素和纤维素的支架上生长寒冷地区特有的真菌物种，并且在一些情况下使其经受压力和热处理。所得基于几丁质的可生物降解的隔离材料是可再生的、可生物降解的，并且已显示对人和环境是安全的。对所得材料样品的标准细胞毒性生物测定测试已显示该材料没有细胞毒性化合物或代谢产物。
其物理、环境健康和安全、以及机械性质使得可生物降解的隔离材料成为环保隔热和地球工程中的其它轻质填充材料的极佳候选物。具体地，台架测试显示该方案可用于快速生产隔热可生物降解的隔离材料，所述隔离材料可在地球上的一些最具挑战性的环境中发挥作用，潜在温度范围为-50至+30℃。
利用新型3D打印方法和微生物学技术，本文描述的是开发结构上合理的“自修复”材料的方法，所述材料具有与常规聚合物泡沫可比较的导热率性质。所公开的可生物降解的隔离材料的几种创新元素使其与该领域的其它发展分开，并且允许更大程度的隔热和优异的强度，同时显著降低材料的密度：1)引入内部结构支架，其也是用于生长菌丝体的营养素源；2)在其中预期与土壤直接接触的位置直接施加生物活性浆料用于隔离；3)方案以产生自修复、疏水性皮肤，以防止水浸；4)温育过程以产生指定的热和机械性质；以及5)产生薄的材料层，并且通过将它们紧密靠近地放置允许它们熔合在一起，以产生具有所需性质的复合材料。
目前使用的复合材料利用通过木屑以及其它农业和林业副产品生长的各种真菌的菌丝体是快速可再生和可生物降解的。这些特性与制造方法中的碳足迹和所需的少量能量的结合使得真菌菌丝体复合物对包装行业有吸引力。
研究了使用通过富集的锯末基质生长的灵芝(Ganoderma lucidum)真菌的菌丝体基复合物的机械性质。该研究发现，它们的菌丝体基复合物表现类似于聚合物泡沫。它显示出的抗压强度几乎是拉伸强度的3倍，这证明了它们生产用于可生物降解包装的各种菌丝体基复合物的方法的潜力。然而，该研究以及几项其它研究也报道了暴露于水分快速降低这些菌丝体基复合物的性能。
研究了不同原料共混物对所得到的菌丝体基复合物的物理性质的作用。优化生物质原料的粒度以改进基质由菌丝体的定殖据报道对于生产用于包装应用的材料是有效的。他们的发现包括关于所得材料的物理性质的评估的数据。基于这些发现，开发了使用农业生物质和真菌培养物以生产环保包装和保温板的方法。成本分析显示当考虑与聚合物替代物相关的生产、运输和操作、安装和修复成本时，这种材料可与传统包装具有成本竞争力。
然而，出于几个原因，这些复合物具有明显的缺点，这使得它们不可用于跨越不同温度的基础设施隔热。据报道用于制造菌丝体基材料的真菌物种源于温暖地区，并且因此它们的菌丝体在接近于+22摄氏度的温度下生长良好。这远远高于许多寒冷气候地区的年平均气温，所述寒冷气候地区包括阿拉斯加，其中2014年的空间年平均气温为-4.4摄氏度，与北极圈的其它地区一致。当暴露于较冷的温度时，在较温暖的气候中发现的这些真菌物种和菌株通常变得休眠或变得生物学惰性，并且它们的基质定殖速率或减慢到缓慢步调或停止。虽然在制造工艺期间将模内温度维持接近于22摄氏度是技术上可行的，其中平均温度为-4.4摄氏度，但环境温度与温育所需的模内温度之间的陡峭热梯度将需要非常大的能源输入，最有可能来自烃源。这将否定菌丝体基材料超过聚合物泡沫的关键环境优点—即碳中性或负性。因此，需要新工艺来生产使用这些物种之一生产的复合物，用于在较冷的温度下的非现场制造的原位应用。
存在将外来和潜在入侵性真菌物种引入与这些真菌复合物相关的当地生态系统内的风险。使用该地区已经发现的真菌物种直接解决了这一关注。
现有菌丝体基材料的导热率值在0.18和0.10W/(m·K)之间。这些传导率值在石膏(0.17)、高密度硬质纤维板(0.15)、胶合板(0.12)、硬木(0.16)和软木(0.12)的范围内。它们劣于挤出的聚合物泡沫如聚苯乙烯和聚氨酯，并且对于其中需要较低导热率的大多数寒冷气候应用不足够。
1.支架
本文公开了包括结构支架的可生物降解的隔离材料。结构支架可包括或可向其中添加用于真菌菌丝体的营养培养基。本文公开了包括结构支架和至少一种温度适应性真菌的可生物降解的隔离材料，其中所述结构支架包含用于真菌菌丝体的营养培养基。在其中结构支架包含用于真菌菌丝体的营养培养基的一些情况下，结构支架可被视为温度适应性真菌的营养素源。用于真菌菌丝体的营养培养基是本领域众所周知的，例如，它们可为但不限于马铃薯葡萄糖琼脂或沙氏葡萄糖琼脂(sabouraud agar)。在一些情况下，可将第二营养素或营养培养基加入结构支架中。
公开了包括结构支架的可生物降解的隔离材料，其中所述结构支架是三维的。还公开了包括结构支架和至少一种温度适应性真菌的可生物降解的隔离材料，所述结构支架包含用于真菌菌丝体的营养培养基，其中所述结构支架是三维的。
公开了包括结构支架和至少一种温度适应性真菌的可生物降解的隔离材料，所述结构支架包含用于真菌菌丝体的营养培养基，其中所述结构支架包含生物质。在一些情况下，将生物质巴氏灭菌。在一些情况下，结构支架包含生物质原料。生物质或生物质原料可包含用于真菌菌丝体的营养培养基。在一些情况下，结构支架可涂布有用于真菌菌丝体的营养培养基。
公开了包括结构支架和至少一种温度适应性真菌的可生物降解的隔离材料，所述结构支架包含用于真菌菌丝体的营养培养基，其中所述结构支架包含结构增强物。在一些情况下，结构增强物可由陶瓷、聚合物、金属或纤维素细丝组成，所述纤维素细丝交织以形成三维结构或/和网状物。
公开了包括结构支架和至少一种温度适应性真菌的可生物降解的隔离材料，所述结构支架包含用于真菌菌丝体的营养培养基，其中所述可生物降解的隔离材料包括待隔离物体的净形状。在一些情况下，结构支架包括待隔离物体的净形状。待隔离的物体可为但不限于平坦表面、圆形表面或矩形表面。因此，在一些情况下，可生物降解的隔离材料或结构支架可包括球体、圆柱体、立方体、长方体、圆锥体、平板、金字塔和非刚性3D形状的净形状。换言之，可生物降解的隔离材料或结构支架可以任何方式模塑、压制、生长或形成为任何形状或尺寸。
公开了包括结构支架和至少一种温度适应性真菌的可生物降解的隔离材料，所述结构支架包含用于真菌菌丝体的营养培养基，其中所述结构支架包括对真菌无毒并且耐水分和湿气的生物聚合物或合成聚合物、以及营养培养基层。例如，生物聚合物可为但不限于基于纤维素的生物聚合物细丝、多核苷酸、多肽或多糖。合成聚合物可为但不限于尼龙、聚乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、聚硫化物、聚碳酸酯或硅酮。
2.真菌
公开了包括结构支架和至少一种温度适应性真菌的可生物降解的隔离材料，所述结构支架包含用于真菌菌丝体的营养培养基，其中所述支架由温度适应性真菌的菌丝体定殖。在一些情况下，菌丝体可存在于支架上或支架各处。
在一些情况下，所公开的可生物降解的隔离材料还包含来自第二温度适应性真菌的菌丝体。第二温度适应性真菌可为任何温度适应性真菌，其不同于可生物降解的隔离材料中最初存在的温度适应性真菌。例如，它可为不同属或不同物种的温度适应性真菌。
公开了包括结构支架和至少一种温度适应性真菌的可生物降解的隔离材料，所述结构支架包含用于真菌菌丝体的营养培养基，其中所述至少一种温度适应性真菌是在+30°至-50℃的温度范围内保持生物学活力的真菌。
公开了包括结构支架和至少一种温度适应性真菌的可生物降解的隔离材料，所述结构支架包含用于真菌菌丝体的营养培养基，其中所述温度适应性真菌是腐生性担子菌纲。在一些情况下，腐生性担子菌纲可为多孔菌。例如，多孔菌可为但不限于白囊耙齿菌。在一些情况下，已经存在于环境例如阿拉斯加和北极圈中的耐温性多孔菌可为白囊耙齿菌菌株，US Forest Service，Center for Forest Mycology Research FP-102064-Sp，菌株FP-102220-Sp。
C.制备方法
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上。在一些情况下，在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架可包括结构支架，其包含营养培养基，或在用至少一种温度适应性真菌接种结构支架时，营养培养基对结构支架的添加。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，其中所述接种物包含来自至少两种温度适应性真菌的菌丝体。第二温度适应性真菌可在与第一温度适应性真菌相同的时间或不同的时间加入。例如，第二温度适应性真菌可在第一温度适应性真菌加入或提供后数小时或数天加入。当存在至少两种温度适应性真菌时，至少两种温度适应性真菌可为来自相同属或不同属的不同物种。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，其中所述结构支架是三维的。
在一些情况下，允许菌丝体生长的环境条件包括使菌丝体暴露于在400-2,000ppm范围内的二氧化碳气体。太高的二氧化碳条件可阻止菌丝体生长，并且最终杀死温度适应性真菌。在一些情况下，允许菌丝体生长的环境条件包括使菌丝体暴露于+4°至21℃的温度。在一些情况下，菌丝体在较低温度下可保持生物学活力，但它们不继续生长。在一些情况下，允许菌丝体生长的环境条件包括使菌丝体暴露于可变的相对湿度。例如，相对湿度可为50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％。
在一些情况下，允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上包括使支架温育1天至30天。在一些情况下，允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上包括使支架温育4至14天的时期。在一些情况下，用于温育支架的时间段可取决于可生物降解的隔离材料的特定位置应用需要的所需导热率和机械性质。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，所述方法还包括压制由温度适应性真菌的菌丝体定殖的支架，以获得所需的密度、导热率、弹性模量、杨氏模量、抗压强度和厚度。厚度可取决于位置和温度。例如，厚度可基于待隔离的基础设施中存在多少空间而变化。在一些情况下，厚度可为2.5cm至10cm。取决于应用，密度可在20-250kg/m3的范围内。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，所述方法还包括通过温度适应性真菌的切割、压制和砂磨来机械加工由菌丝体定殖的支架，以获得所需的净形式和厚度。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，所述方法还包括允许可生物降解的隔离材料形成几丁质疏水性外皮。控制环境条件包括但不限于照明温度和相对湿度，可允许形成几丁质疏水性外皮。在一些情况下，允许可生物降解的隔离材料形成几丁质疏水性外皮包括机械加工或切割支架，或者将温育支架放置紧靠玻璃或合成聚合物表面，使得当菌丝体在与允许菌丝体生长的那些类似的环境条件下的温育期间与所述表面物理接触时，菌丝体自结皮。通过将两个或更多个结构支架紧密靠近地放置，可将两个或更多个结构支架连接以形成单个更大的结构支架，使得几丁质疏水性外皮可从一个结构支架生长到另一个。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，所述方法还包括干燥由温度适应性真菌的菌丝体定殖的支架。使支架干燥可导致致使真菌或菌丝体生物学惰性，或至少阻止菌丝体的进一步生长。在一些情况下，干燥包括高于50℃的温度。例如，干燥可包括至少60℃的温度。在一些情况下，干燥所需的时间量可基于可生物降解的隔离材料的净厚度或密度而变化。在一些情况下，使支架干燥不发生，而是制备可生物降解的隔离材料的方法包括保持低环境湿度，使得菌丝体保持生物学活力，并且如果在将可生物降解的隔离材料安装或施加到目的位置或物体期间或之后受损，则能够营养生长和自修复。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，其中所述温度适应性真菌是在+30°至-50℃的温度范围内保持生物学活力的真菌。在一些情况下，温度适应性真菌是在低于0℃的温度下保持生物学活力的真菌。因此，温度适应性真菌可在冷冻条件下保持活力。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，其中所述温度适应性真菌是腐生性担子菌纲。在一些情况下，腐生性担子菌纲可为多孔菌。例如，多孔菌可为但不限于白囊耙齿菌。在一些情况下，已经存在于环境例如阿拉斯加和北极圈中的耐温性多孔菌可为白囊耙齿菌菌株，US Forest Service，Center for Forest Mycology Research FP-102064-Sp，或菌株FP-102220-Sp。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，其中所述可生物降解的隔离材料具有自结皮性质。虽然定殖支架的内部类似开孔泡沫，但在其暴露的外表面上的菌丝形成具有疏水性质的固体面，包括自结皮过程。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，其中所述可生物降解的隔离材料包括两个或更多个温度适应性真菌菌丝体定殖的支架。通过将两个或更多个结构支架紧密靠近地放置，可将两个或更多个结构支架连接以形成单个更大的结构支架，使得几丁质疏水性外皮可从一个结构支架生长到另一个。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，所述方法还包括向可生物降解的隔离材料中添加针对害虫和竞争真菌物种的非细胞毒性威慑物。非细胞毒性抑制剂可为但不限于单萜、精油和日本山葵。添加非细胞毒性威慑物包括但不限于在可生物降解的隔离材料或结构支架内掺入威慑物，或者在可生物降解的隔离材料的外部涂布威慑物。在一些情况下，害虫可包括但不限于啮齿类动物、昆虫和竞争性真菌物种。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，所述方法还包括使可生物降解的隔离材料成层，以产生柔性或刚性层压板。使可生物降解的隔离材料成层可包括使两种或更多种所公开的可生物降解的隔离材料之一在另一个之上或彼此邻近地成层。在一些情况下，两种或更多种可生物降解的隔离材料可相同或不同。在一些情况下，两种或更多种可生物降解的隔离材料各自在每种包含来自不同温度弹性真菌的菌丝体、每种包含不同的结构支架或其组合方面可不同。在一些情况下，成层包括具有纤维增强的面板外表面的支架芯。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，其中所述可生物降解的隔离材料具有与合成聚合物泡沫可比较的导热率、密度、弹性、剪切模量和杨氏模量、以及抗压强度。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，其中所述可生物降解的隔离材料不含细胞毒性代谢产物或化合物。细胞毒性代谢产物或化合物的存在可通过基于效应的比色生物测定或通过能够检测这些化合物的其它方法来确定。
1.冲压
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，其中所述结构支架通过以下形成：将包含生物质的原料共混以形成共混物；将共混物巴氏灭菌；冷却共混物；将共混物形成为所需的形状；在有利于菌丝体生长的条件下温育共混物。
在一些情况下，使共混物冷却快速发生。例如，冷却在几秒、几分钟或几小时内发生。在一些情况下，冷却可在1、2、3、4、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55或60分钟内发生。在一些情况下，冷却可在1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20或24小时内发生。
在一些情况下，将共混物形成为所需形状包括冲压/压制或放入模具内。所需的形状可基于待隔离的位置或物体来确定。
在一些情况下，有利于菌丝体生长的条件包括使菌丝体暴露于在400-2,000ppm范围内的二氧化碳气体。太高的二氧化碳条件可阻止菌丝体生长，并且最终杀死温度适应性真菌。在一些情况下，允许菌丝体生长的环境条件包括使菌丝体暴露于+4°至21℃的温度。在一些情况下，菌丝体在较低温度下可保持生物学活力，但它们不继续生长。在一些情况下，允许菌丝体生长的环境条件包括使菌丝体暴露于可变的相对湿度。例如，相对湿度可为50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％。
2.3D打印
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，其中所述结构支架是三维的，其中所述三维支架使用3D打印机形成。在一些情况下，三维支架可包含生物聚合物或合成聚合物。例如，生物聚合物可为但不限于基于纤维素的生物聚合物细丝、多核苷酸、多肽或多糖。合成聚合物可为但不限于尼龙、聚乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、聚硫化物、聚碳酸酯或硅酮。
公开了用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括形成结构支架；在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种结构支架；并且允许温度适应性真菌的菌丝体定殖在支架上，其中所述结构支架是三维的，其中所述支架通过3D打印工艺在允许所需形状的模具或外壳内形成。在一些情况下，可基于待用可生物降解的隔离材料隔离的物体或区域来确定模具或所需的形状。待隔离的物体可为但不限于平坦表面、圆形表面或矩形表面。因此，在一些情况下，可生物降解的隔离材料或结构支架可包括球体、圆柱体、立方体、长方体、圆锥体、平板、金字塔和非刚性3D形状的净形状。换言之，可生物降解的隔离材料或结构支架可以任何方式打印、模塑、压制、生长或形成为任何形状或尺寸。
D.使用方法
公开了使基础设施隔离的方法，其包括将所公开的可生物降解的隔离材料中的任何一种的可生物降解的隔离材料引入基础设施。例如，公开了使基础设施隔离的方法，其包括将所公开的可生物降解的隔离材料引入基础设施，所述隔离材料包括结构支架，所述结构支架包括用于真菌菌丝体的营养培养基；和至少一种温度适应性真菌。在一些情况下，基础设施可为但不限于用于石油和天然气管道基础的垫层、大型民用基础设施、道路垫层、建筑物的墙体保温、管道系统、地上和地下环境控制和传感器、以及道路施工中的回填。可生物降解的隔离材料还可用于制造移动式冷却器和冷冻装置、一次性鱼和食品运输容器、隔音板、网和其它商业渔具中的浮动浮标、浮标、纺织品、以及用于远程和海洋环境中的应用的环境监测和自动报告的浮动传感器和测井仪的外壳。在一些情况下，待用所公开的可生物降解的隔离材料隔离的基础设施是存在于低于冰点的温度下或在低于冰点的温度下使用的基础设施。
公开了使基础设施隔离的方法，其包括将所公开的可生物降解的隔离材料引入基础设施，所述隔离材料包括结构支架，所述结构支架包括用于真菌菌丝体的营养培养基；和至少一种温度适应性真菌，其中所述温度适应性真菌在其中存在基础设施的环境中特有或已经存在。地方特有性真菌的使用防止了通过以前不存在的物种对生态系统的潜在负面作用。引入的真菌物种可改变生态系统并且具有负面影响。因此，使用对待处理或隔离的天然或地方性特有的真菌菌株是有益的。在一些情况下，已经存在于环境中的耐温聚多孔菌可为白囊耙齿菌USFS菌株FP-102064-Sp或菌株FP-102220-Sp。
公开了使基础设施隔离的方法，其包括将所公开的可生物降解的隔离材料引入基础设施，所述隔离材料包括结构支架，所述结构支架包括用于真菌菌丝体的营养培养基；和至少一种温度适应性真菌，其中施用通过将可生物降解的隔离材料放置在待隔离的物体周围或将可生物降解的隔离材料喷洒在待隔离的物体上而发生。可生物降解的隔离材料的单元可放置在待隔离的物体下面或周围。可生物降解的隔离材料的单元可互锁，以在物体周围形成紧密配合的模具。两个或更多个可生物降解的隔离材料单元可形成围绕待隔离的物体互锁的“蛤壳(clamshell)”。另外，保持生物学活力的可生物降解的隔离材料的单元可放置在待隔离的物体下面或周围，使得单元的外皮被吸收在可生物降解的隔离材料的多孔结构内，形成更大的自修复单元。
E.试剂盒
上述材料以及其它材料可以任何合适的组合包装在一起，作为用于执行或帮助执行所公开方法的试剂盒。如果给定试剂盒中的试剂盒组分被设计并适于在所公开的方法中一起使用，则它是有用的。例如，公开的是用于生产所公开的可生物降解的隔离材料的试剂盒，该试剂盒包含结构支架和用于真菌菌丝体的营养培养基。该试剂盒还可含有温度适应性真菌。
实例
F.实例1
1.可生物降解的隔离材料
在适当的环境条件下，出于几个原因，使用所公开的可生物降解的隔离材料作为热传导基础设施元件(例如，在高架管道、道路或建筑物基础下的堤防)与寒冷或冷冻地面之间的隔热比包括当今使用的聚合物泡沫更有益。它是快速可再生和可生物降解的，这使得它在北极、南极和海洋环境中难以到达的偏远地区和生态敏感的栖息地中特别期望，其中垃圾填埋服务不可用。在一些情况下，可生物降解的隔离材料包括3D支架、自修复性质和防止水浸的疏水性皮肤、以及产生所述热和机械性质的温育过程。图1中提供了所提出的生物工程方法的示意图。与需要数年生长的源自树木的材料不同，所提出的材料可在从用真菌培养物接种共混物到最终产物的1至2周内生产。
该实例的总体目标是开发可生物降解的隔离材料，其使用真菌菌丝体对寒冷地区的基础设施提供隔热。本发明存在三种创新方法：方法1：从接种和温育到最终产物加工的制造方法的开发。该方法包括用于控制方法的先进系统以优化能量使用。方法2：改进现有的3D打印技术，以生产可与生长的菌丝体相接用于最大强度和隔离的支架，以及方法3：所得可生物降解的隔离材料的材料性质中的创新。
i.方法1：制造方法的开发
可生物降解的隔离材料的这种制造方法涉及几个阶段：生物质原料生产；原料的巴氏杀菌；用合适的白腐真菌(例如耙齿菌属物种)培养物接种原料；通过施加压力和3D打印技术，将接种的原料浆料成形为所需的3D形状；所得产物的温育；和最终产物的后处理。
开发了生产实际上任何形状形式的可生物降解的隔离材料的方法，因为营养素浆料可成形为任何3D形状，只要几何形状允许营养菌丝体通过营养基质繁殖(图1)。该方法涉及通过使用腐生真菌通常为担子菌纲，来生产具有已知的隔热、机械和生物理性质的材料的标准化方法。该方法开始于将由生物质组成的原料例如浸渍的木材与硫酸钙、谷类麸皮和水共混。含有生产该共混物所需成分的筐子将它们排放到传送带上。然后将共混物巴氏杀菌并快速冷却，以减少潜在竞争性生物的数目。共混物继续在传送带上移动，并且经受成形为最终的净形状并用液体培养物接种。
两种不同的方法可用于成形和接种材料(请参考支架方法1和2)，以生产内部支架。然后将压制的弯曲部切成块，并且置于温育腔室内7至14天。在温育腔室中，密切控制湿度、CO2浓度和温度，以促进营养菌丝体通过压制共混物繁殖的最有利条件。在温育过程完成后，由于真菌的自结皮性质，块变得疏水。当菌丝体遇到非营养屏障时，由菌丝体产生的固体面、膜状屏障发生自结皮。这种自结皮性质产生防止水浸的自修复、疏水性皮肤。
真菌可保持生物活性，并且所得到的开孔泡沫块被运输到施工现场且无需另外处理而施加，因此使能量需求最小化。通过将可生物降解的隔离材料的单个单元置于物理接触中并允许菌丝桥接单元之间的间隙，开发了将可生物降解的隔离材料的单个单元连接成更复杂形状的方法。皮肤被吸收到菌丝体的总体细胞结构内，产生单个更大的单元。
对于其中不期望生物质膨胀的其它应用，通过在制造方法期间在干燥器中将块加热至60摄氏度或更高，致使真菌菌丝体生物学惰性。
ii.方法2：创新的3D内部支架
本文描述的组合物和方法的方面之一是结构支架的引入，所述结构支架也对于生长的菌丝体提供了营养素源。这种新方法有几个益处。首先，它提供了更大程度的隔热，优异的强度，与此同时急剧降低了材料的密度。
其次，在制造方法期间控制所得可生物降解的隔离材料的热、机械和阻燃性质中的更高精确度是至关重要的，因为通过指定支架的厚度、孔隙度、营养素含量、形状和影响可生物降解的隔离材料对于给定应用的性能的其它变量，它使制造商能够对于特定应用(即，隔热的混凝土路面、管道保温、基础保温)需要的形状和材料性质进行编程。
目前用于生产菌丝体基材料的技术依赖将各种生物质共混物和接种物包装到一次性塑料模具内用于混合物的温育，以允许真菌将部分生物质转换成菌丝体并成形为最终产物。然而，这种方法产生相当致密且易碎的材料。该方法也不允许控制基质以达到所需程度的导热率。另外，在这种材料变成生物学惰性后，一旦切割它就可容易地水浸。
因为3D打印技术可生产实际上任何形状和厚度的内部支架，所以它使制造方法从模具中解放，并且允许制造基本上任何形状。根据应用，可使用用于可生物降解的隔离材料生产的两种相关的支架方法。
支架方法1：用于打印支架的细丝将结构和营养性质组合(图2)。内部支架的添加将导致具有优异的强度和低导热率的更轻的材料。随着快速生长的真菌迅速定殖在支架上，它成为可生物降解的隔离材料的嵌入和结构部分。
支架方法2：生产支架的第二种方法是通过采用机构，当共混物在传送带上移动时，所述机构将共混物冲压成所需的净形状(图1和图3中的项目8)。好氧液体培养发酵罐配备有泵，所述泵将接种物无菌递送到冲压腔室内，所述冲压腔室配备有空芯针阵列。液压活塞将腔室推向皮带上的共混原料。当腔室下降时，针头产生用于接种物的通道。随着腔室升高，空芯针阵列开始将液体培养物逐渐喷射到共混物内。重复该过程以产生相等间隔注射的图案，其促进原料由真菌菌丝体的快速定殖。
3D支架可以各种尺寸和几何形状打印。它们可设计成随着地面或/和结构的变形而弯曲且移动。由于更高的拉伸强度，将支架嵌入菌丝体内可改进所得到的材料的其它机械性质。虽然其他人已提出了来自真菌和其它生物的隔离材料，但这种方法的不同之处在于它掺入3D支架，去除质量不一致的原始原料，以及定制用于寒冷环境中的材料。一旦生产，3D打印的支架就可在生产中进行大量冲压，并且开启用于生产以任何所需尺寸和形状的可生物降解的隔离材料的令人兴奋的可能性。具有可预测的材料性质，3D打印支架使得实施和控制变得容易和可重复。
此外，所提出的方法的特点在于坚固且灵活的制造系统，其设计用于易于质量控制和监控均匀材料的生产。该实施不需要复杂的部件，且可安装在机库中。
iii.方法3：所得泡沫的材料性质中的创新
微量燃烧量热法测试显示，与未涂布的棉织物的那种相比，涂布有几丁质(可生物降解的隔离材料的结构组分)的棉织物具有显著更低的峰值放热率和总放热值。因此，可生物降解的隔离材料可具有类似的阻燃性质。
研究了六种共混方案，并且表征了所得生物泡沫的生产、热和机械性质。结果显示生物泡沫样品(n＝60)的导热率平均为0.0533±0.004W/(m·K)，密度为220±38.98kg/m3，剪切模量为7.4±4.95(MPa)，杨氏模量为21.18±16.21(MPa)，且抗压强度为150.83±113.8(kPa)。一种共混方案产生最高剪切模量和杨氏模量、以及抗压强度，而其导热率与其它组可比较。
用在桦木锯末原料上生长的耙齿菌属物种真菌生产的可生物降解的隔离材料样品被送到独立实验室用于毒理学分析。
方法：用猪肾靶细胞的MTT细胞培养测定是基于效应的比色生物测定，其使得能够检测由产毒真菌和其它细胞毒性化合物产生的细胞毒性代谢产物。制备用有机溶剂的萃取，具有在MTT--细胞培养测定中测试的3个样品(一式两份)和log2-稀释物。
基于生物测定分析的结果，不存在可生物降解的隔离材料样品中存在细胞毒性化合物的证据。针对一式两份的粗提物和不含真菌的对照的靶细胞应答是相同的。IC50值为62.5和125.0mg/ml，指示在该特定培养基上没有源于培养真菌的细胞毒性代谢产物。总之，获得的数据并未提供测试的样品中出现细胞毒性化合物/代谢产物的指示。
可生物降解的隔离材料与发泡聚苯乙烯(广泛用于寒冷气候下的建筑和基础设施隔离的材料)的性质比较是适当的。生物改造的可生物降解的隔离材料的抗压强度与发泡聚苯乙烯的那种可比较，热量略高，且密度更高。发现指示在极端的北方环境条件下，基于菌丝体的可生物降解的隔离材料是聚合物隔热材料的可行替代物。
G.实例2
1.引言
聚合物泡沫，例如聚苯乙烯和聚氨酯，通常用于特别是在寒冷气候下的基础设施和房屋建筑中的隔热。这些烃基材料重量轻，疏水并且耐光解。它们不经受分解或腐烂，并且在回收、再利用和垃圾填埋操作方面产生问题。更重要的是，这些聚合物泡沫是不可再生的，并且它们的生产和使用涉及复杂的制造工艺，大量的能量输入和相关的废物流。聚合物泡沫已显示为浸出或排出几种毒素，所述毒素在鱼类和野生动物中生物积累，呈现有据可查的环境和公共卫生问题。当今的常规隔热材料的可再生替代物基本上减少建筑的环境和公共卫生负担，并且促进可持续的基础设施发展。
菌丝体，真菌的营养部分，是由大量分枝、中空管状、几丁质菌丝组成的中空结构，其提供快速生长、安全和惰性的物质作为新一代天然泡沫或生物泡沫的基质。随着菌丝体生长，主要由几丁质组成的分枝菌丝网络将由生物质组成的营养基质结合在一起，并且产生巨大的三维基质。可生物降解的隔离材料可充当石油基聚合物材料的替代品，用于隔离、包装、噪声控制和夹层板中的应用。可生物降解的隔离材料提供了超过聚合物泡沫的几个优点，包括不含石油产品、低成本生产、快速可再生性、碳捕获和贮存、以及在其使用寿命结束时的生物降解性。在这方面的几个研究已揭示了生物泡沫可生物降解的隔离材料在工程应用中的独特机械性质和有希望的潜力。研究了稻壳和小麦籽粒混合比对菌丝体可生物降解的隔离材料的物理性质、微观结构和孔隙度的影响。研究了基于真菌菌丝体的可生物降解的模塑包装材料和棉花植物材料的制造，并且他们发现这些材料达到或超过挤出的聚苯乙烯泡沫的相似特性。评估了基于农业副产品基质的菌丝体可生物降解的隔离材料的声学性能，并且结果提示在汽车道路噪声控制中的最佳性能。研究了菌丝体可生物降解的隔离材料在拉伸和压缩两者中的弹性和强度性质，并且发现可生物降解的隔离材料的强度随含湿量增加而降低，并且抗压强度几乎是拉伸强度的三倍。还通过四点弯曲测试研究了真菌基质芯夹层复合物的弯曲性质。
本文呈现了用于开发基于真菌菌丝体的可生物降解的隔离材料的生物工程方法，以及其物理、热和机械性质的表征。呈现了测试结果，包括干密度、导热率、杨氏模量和剪切模量、应力-应变关系、失效模式和抗压强度。此处讨论了工艺的有效性、以及包装条件和天然纤维添加的影响。
2.生物工程方法的描述
已探索了几种混合、包装和温育方案。表1根据混合、包装和温育方案指定了组。分别命名为SP、SL和SPL的三批样品进行测试，以评估温育方案和测试状态对性质的有效性。样品是由聚碳酸酯管状模具形成的右圆柱体，具有约5cm的直径和约6cm的高度。将SP和SL中的样品温育两周，而SPL中的样品与SL相同，除了它们在测试前温育另外四周之外。除了SL中的那些之外的所有样品在测试前在设定为60℃的烘箱中干燥24小时。值得注意的是，SP和SL之间的唯一差异在于SP中的样品是干燥的，而SL中的样品是活的，并且SP和SPL之间的差异在于SPL中施加于样品的另外四周温育。每个分批具有30个样品，所述样品分成六组(G1-G6)，以评估作为基质的生物质材料的各种共混物和包装条件用于从阿拉斯加收获的所选白腐腐生性真菌培养物在模具中的定殖。该共混物包含尺寸为5mm或更小的阿拉斯加桦木(阿拉斯加桦树(Betula neoalaskana))的浸渍锯末浆、小米粒、麦麸、天然纤维和硫酸钙。
表1.根据混合、包装和温育方案的组指定
在混合方案I中，将原料成分(基质)和活真菌培养物混合并包装在模具中，然后置于温度和湿度控制的培养箱中。在混合方案II中，将基质和真菌培养物在过滤的聚丙烯袋中温育限定时期，然后将共混物浸渍并包装到圆柱形模具内，允许其重新编织成结构上更均匀和更致密的泡沫。混合方案III与方案I相同，但在混合过程中加入天然纤维(基质干重的50％)。已施加了两种填充条件：松散的和致密的，前者天然沉积而无压实，并且后者具有填充材料的原始体积的大约两倍。图4示出了第3组样品的完整生物工程方法。来自当地林业的桦木锯末和添加的营养素与一定量的水混合，并且进行巴氏灭菌。温育一段时间以通过营养菌丝体实现营养基质的完全定殖。将接种的浆料混合并装载到圆柱形模具内用于进一步温育(方案1和3)，或在方案II中，将接种的基质在过滤的聚丙烯袋中温育限定时期，这之后将其浸渍并重新包装到圆柱形模具内。温育在限定的湿度和温度范围内进行。在脱模之前使样品在干燥器中干燥用于测试。
3.测试程序
进行测试以获得干密度、导热率、杨氏模量和剪切模量、以及无侧限抗压强度。KD2Pro Thermal Analyzer(Decagon Devices,Inc.2015)内置的瞬态线热源(TransientLine Heat Source)方法用于测量导热率。KD2Pro完全符合ASTM D5334-14(ASTM，2014)。直径1.3mm和长度6cm的KS-1针具有0.02至2.00W/(m·K)的导热率的有效范围，并且用于本研究。在测试期间，将针从顶表面或底表面插入样品内。
根据ASTM标准D2166-13(ASTM，2013)，通过无侧限压缩测试获得抗压强度。施加具有2％/分钟的垂直应变率的位移控制。注意来自ASTM标准的一个例外：由于设备限制，样品直径与高度比大于1:2。然而，将足够的润滑剂施加到样品端部，以最小化对强度的端部效应。通过如下所述的剪切波(S波)或压缩波(P波)速度法测量杨氏模量和剪切模量。
i.用于弹性模量测量的实验设置
为了测试方法的方便性和非干涉性，应用S波或P波速度法用于测量土木工程材料的弹性模量已越来越普遍。在这些方法中，压电弯曲元件(BE)或压电盘元件(PDE)用于生成且检测行进通过过主题材料的S波或P波的首次到达，因此如果已知行进距离，则使得能够测量S波或P波速度。基于弹性波传播理论，在小应变下的模量可通过下述等式计算：
其中G是剪切模量，E是杨氏模量，是质量密度，VS是S波速度，且VP是P波速度。
图5示出了用于弹性模量测量的实验设置。该设置由函数发生器(Agilent型号33521A)、具有滤波器的功率放大器(Krohn-Hite型号3364)和混合信号示波器(Agilent型号70104B)组成。函数发生器用于施加正弦或阶跃激励信号，其中峰-峰幅度对于S波速度测试为1V且对于P波速度测试为4V。接收的信号通过带通滤波器滤波，其中带宽频率在500Hz至50kHz之间，并且相应地放大。最后，示波器用于获取波信号数据，将其与用于行进时间测量的激励信号进行比较。
如图5所示，两对BE在中间样品高度处在自顶而下方向和直径方向上铺设，以分别测量在垂直(VVS)和水平方向(VHS)上的S波速度。类似地，两对PDE分别用于测量在垂直(VVP)和水平方向(VHP)上的P波速度。
ii.波速度测定
需要确定行进长度和行进时间用于评估波速度。通过测量发射器和接收器传感器之间的尖端到尖端距离来确定行进长度。时域分析方法用于确定行进时间。P波首次到达由发射P波的初始到达确定，因为它比系统中的任何S波快得多，如图6所示。由于近场效应，来自系统中更快的P波的干扰和其它因素，S波首次到达的确定更困难。存在最小化S波首次到达确定中所涉及的误差以及使用第一次撞击方法后的零点的许多方法，如图7所示。然而，如所示确定的总行进时间是样品中的净行进时间。因为外围电子学中存在系统延迟，所述系统延迟可通过接触发射器和接收器传感器的尖端来测量。系统延迟应该从总行进时间中扣除。波速度使用下述等式计算：
V＝L/Δt＝L/(t-to) (3)
其中V是波速度，L是行进距离，Δt是净行进时间，t是总行进时间，to是系统延迟。
4.结果和分析
本节呈现且分析对于三批样品进行的各种测试的结果。应注意，对于SL样品仅测量弹性模量和热性质，因为该分批随后温育另外四周(如与SPL一样鉴定的)用于进一步测试。
i.样品描述和失效模式
图8a、b和c呈现了在无侧限压缩测试后的三个代表性样品(例如SPL12、SPL 17和SPL 21)的图像，以显示生物泡沫的外观且示出生物泡沫在压缩下的失效模式。SPL 12是密集填充的，不含天然纤维，SPL 21是密集填充的，其中天然纤维在样品上可见，并且SPL 17是松散填充的，不含天然纤维。从图8可观察到，可生物降解的隔离材料样品具有在所有样品周围形成的几丁质皮，这是由于聚碳酸酯模具约束了菌丝体在径向方向上的生长，并且当菌丝体的扩展生物质与模具接触并在样品的圆周表面上形成相当强的保护层时，刺激了外皮的生成。当样品是活的时，皮肤是白色的，并且当样品在烘箱中干燥时，皮肤变成灰白色至米色。这种皮肤在样品的顶表面和底表面上不存在，因为它在温育过程期间与空气接触。在样品表面的顶部和底部上或当材料被切割或破裂时，基底材料例如锯末和天然纤维仍然可见。
一般而言，对于不含天然纤维的密集填充样品，观察到剪切失效，如图8a中对于SPL12所示的，以及松散填充样品的凸出，如图8b中对于SPL 17所证明的。当存在天然纤维时，样品全部在凸出上失败，与包装条件无关，如图8c中于对SPL 21所证明的。可注意到天然纤维在无侧限压缩测试期间阻止或最小化样品上的表面开裂。这很重要，因为水在加载下渗出到样品内将更困难。从图8中还可见，松散填充样品(例如SPL 17)在压缩测试后经历了比密集填充样品基本上更塑性的应变，因为当它们的原始高度约相同时，SPL 17的残留高度明显短于另外两个样品。
ii.弹性模量
弹性模量包括杨氏模量和剪切模量是用于评估工程材料的弹性变形的基本机械性质。图9、10和11呈现了关于样品的SP、SL和SPL分批，在垂直方向上的杨氏模量和剪切模量。一般而言，所有样品组的杨氏模量远高于剪切模量。填充条件对刚度具有明显影响，其中给予相同混合方案，致密样品显示出比松散样品更高的刚度，并且对于该研究自始至终呈现的其它物理和机械性质也可观察到这种影响。
从图9-11可观察到，SP样品的杨氏模量最大，其中对于G3出现74MPa的峰值，并且SL分批样品的杨氏模量最小，其中对于G3出现15MPa的峰值。最大剪切模量在SP分批的G3中出现，其峰值为20MPa，并且SL分批中也出现最小剪切模量。容易观察到SPL分批中G3样品的剪切模量基本上小于SP分批中的那些。比较图9和10，可容易地看出活样品的弹性模量基本上小于具有相同混合和包装条件的干燥样品。比较图9和图11，另外的四周温育时间对杨氏模量具有混合影响且对剪切模量具有主要为负面的影响。
iii.弹性模量的各向异性
还使用BE和PDE方法在水平方向上测量弹性模量。图12和13分别呈现了与SP和SPL样品在垂直方向上的那些有关的在水平方向的弹性模量。惊讶地发现SP和SPL分批中的所有样品在水平方向上的杨氏模量和剪切模量远高于在垂直方向上的那些。SP和SPL样品的线性回归方程呈现于图12和13中。具体地，在水平方向上的杨氏模量EH为在垂直方向上的那种的约1.8至2.1倍，并且在水平方向上的剪切模量为在垂直方向上的那种的约1.2-1.6倍。这种强弹性模量各向异性可能由样品的圆周表面上形成的强保护皮肤引起。
iv.应力-应变关系和抗压强度
SP和SPL分批的相同组中的样品在无侧限压缩测试中显示出类似的应力-应变关系。例如，图14显示了SPL分批的G1-G6样品的应力-应变关系。一般而言，如同对于土壤材料，应力-应变曲线显示出对于密集填充样品(如SPL02和SPL12)的应变软化行为，以及对于松散填充样品(如SPL08和SPL17)的应变硬化行为。对于具有在基质中包括的天然纤维的样品，如SPL 21和SPL26，应力-应变关系显示出与填充条件无关的应变硬化行为，因为天然纤维作用于增强可生物降解的隔离材料并防止剪切失效发生。
可从每个样品的应力-应变关系获得抗压强度。它被定义为当应力-应变关系中出现峰值(应变软化行为)时的峰值应力，或者当应力-应变关系中不出现峰值(应变硬化行为)时在15％失效应变下的应力。图15呈现了SP和SPL样品的抗压强度。在SP和SPL分批中，G3样品的抗压强度基本上大于其它组。当温育时间从两周增加到六周时，还可观察到抗压强度中的基本增加。
v.导热率
图16呈现了SP、SL和SPL样品的导热率。活样品(SL样品)的导热率值在0.13至0.40W/(m·K)的范围内，并且干燥样品(SP和SPL样品)的导热率值落入小得多的范围内，即0.05至0.07W/(m·K)。活样品的大导热率值和变化是由于高含湿量和不同共混物的不同包装条件。对于干燥样品，导热率的变化仍然可见，但小得多。干燥样品的导热率中的这种基本下降是预期的，并且是由于以下事实：基质中存在的不同量的水分和活样品的菌丝体在干燥过程期间替换为低导热率的空气。
5.讨论
为了允许进一步检查不同共混物组的特性，每组样品的物理、热和机械性质如干密度、剪切模量和杨氏模量、抗压强度和导热率求平均值，且呈现于图17中。关于剪切模量和杨氏模量的更高值指示在安装过程中更少的弹性变形和更好的处理性能，而较高的抗压强度提示在施加大载荷时更小的损坏机率。较低的导热率对于隔热材料是期望的。图17显示了密集填充样品的平均干密度对于SP样品在240～265kg/m3的范围内，并且对于SPL样品在230～280kg/m3的范围内。松散填充样品的平均干密度对于SP样品在165～195kg/m3的范围内，并且对于SPL样品在160～280kg/m3的范围内。具有天然纤维的松散填充样品的干密度远低于不含天然纤维的那些。另外的温育时间对密度的影响与对于G1、G3和G4样品观察到的轻微增加，以及对于G2、G5和G6样品观察到的轻微减少相混合。
表2.基于菌丝体的生物泡沫的物理、热和机械性质
从图17可观察到，SPL样品的导热率仅略大于SP样品，即使SPL样品温育另外四周。从图17相当明确的是，温育时间对剪切模量的影响主要是负面的，除了可见仅略微增加的G1之外，并且在杨氏模量上混合，其中G3和G4样品经历减少而剩余的经历增加。G3样品的剪切模量从19MPa降至11MPa，或40％。这种降低很可能是由于颗粒状基质如小米粒和石膏的进一步真菌消化，这在其他方面促成菌丝体生长的早期中的剪切刚度。然而，随着温育时间增加，所有组的抗压强度可见可观增益，其中对于G3样品出现最大的绝对值增加，从350kPa到570kPa，或超过60％。这很可能是由于菌丝体的生长，所述菌丝体充当将基质结合在一起的随机基质。总之，遵循混合方案II的密集填充样品具有最高的干密度、剪切模量和杨氏模量、抗压强度和可比较的导热率。
如前文提及的，混合方案III(即G5和G6中的样品)与混合方案I(即G1和G2中的样品)相同，但具有添加的天然纤维。比较SP或SPL分批中相同填充条件的G1与G5或G2与G6的性质，有趣的是观察到天然纤维的添加明确增加了剪切模量和抗压强度，同时对杨氏模量具有混合影响，即使当添加天然纤维时降低样品的密度。天然纤维在基于菌丝体的可生物降解的隔离材料中起积极作用，因为它帮助增加剪切刚度，使致密样品的失效模式从潜在的剪切失效改变为凸出，并且防止或减少表面裂纹的出现。
这些可生物降解的隔离材料的性质可与Insulfoam(ARCAT,Inc.,2012)的性质进行比较，后者是发泡聚苯乙烯泡沫，广泛用作特别是在寒冷地区中的建筑和基础设施建造业中的隔离材料。Insulfoam的密度在16至48kg/m3的范围内，其导热率在0.03至0.04W/(m·K)的范围内，并且其抗压强度在69至400kPa的范围内。基于菌丝体的可生物降解的隔离材料的抗压强度达到或超过Insulfoam产品的抗压强度，并且导热率略微更高。密度显著高于Insulfoam，并且可通过技术包括用于实际应用的支架技术来改进。
6.结论
该实例显示了基于真菌菌丝体的可生物降解的隔离材料，其属性及其制备方法。实验了具有各种基质材料包括木浆、小米粒、麦麸、天然纤维和硫酸钙的三种不同混合方案，以及两种填充条件，以生产三个样品分批用于物理、热和机械性质表征。获得干密度、导热率、弹性模量包括剪切模量和杨氏模量、以及抗压强度。基于来自本研究的发现，可得出下述结论：1)可生物降解的隔离材料相对轻重量；2)结果显示遵循混合方案II的密集填充样品，即G3样品，具有最高的干密度、剪切模量和杨氏模量、以及抗压强度；3)干燥的可生物降解的隔离材料证实良好的导热率，其例如0.05至0.07W/(m·K)的范围内。由于存在相对高的含湿量，活样品具有更高的导电率；4)这些可生物降解的隔离材料在干燥时显示出相当良好的剪切模量和杨氏模量。然而，活样品显示出低得多的弹性模量；5)这些可生物降解的隔离材料显示出强弹性各向异性，其中在水平方向上的杨氏模量是在垂直方向上的1.8至2.1倍，并且在水平方向上的剪切模量是在垂直方向上的1.2-1.6倍。这种强弹性各向异性可归于在样品的圆周表面上形成的强保护皮肤；6)这些可生物降解的隔离材料证实极佳的抗压强度，其中对于G3样品的平均值为350kPa至570kPa；7)温育时间对干密度和导热率具有小影响，对杨氏模量具有混合影响，对剪切模量具有负面影响，但对抗压强度具有明确的正面影响；8)天然纤维的添加帮助改进剪切模量和抗压强度，并且使致密填充样品的失效模式从剪切失效改变为凸出，并且防止或最小化在压缩测试期间表面裂纹的出现；以及9)除了干密度之外，这些可生物降解的隔离材料已达到或超过常规聚合物热泡沫的相似特性。
本领域技术人员将认识到或能够使用不超过例行实验确定本文所述方法和组合物的具体实施例的许多等价物。这些等价物预期由下述权利要求涵盖。
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Claims (48)

1.一种可生物降解的隔离材料，其包括
a.结构支架，所述结构支架包含用于真菌菌丝体的营养培养基；和
b.至少一种温度适应性真菌。
2.根据权利要求1所述的可生物降解的隔离材料，其中所述结构支架是三维的。
3.根据权利要求1所述的可生物降解的隔离材料，其中所述结构支架包含生物质。
4.根据权利要求3所述的可生物降解的隔离材料，其中所述生物质是巴氏灭菌的。
5.根据权利要求1所述的可生物降解的隔离材料，其中所述结构支架包含生物质原料。
6.根据权利要求1所述的可生物降解的隔离材料，其中所述结构支架包含结构增强物。
7.根据权利要求1所述的可生物降解的隔离材料，其中所述可生物降解的隔离材料包括待隔离物体的净形状。
8.根据权利要求7所述的可生物降解的隔离材料，其中所述可生物降解的隔离材料包括圆柱形、管形、圆形、椭圆形、矩形或正方形的净形状。
9.根据权利要求1所述的可生物降解的隔离材料，其中所述结构支架包括待隔离物体的净形状。
10.根据权利要求1所述的可生物降解的隔离材料，其中所述结构支架包含对所述真菌无毒并且耐水分和湿气的生物聚合物或合成聚合物。
11.根据权利要求10所述的可生物降解的隔离材料，其中所述生物聚合物是基于纤维素的生物聚合物细丝。
12.根据权利要求1所述的可生物降解的隔离材料，其中所述支架由所述温度适应性真菌的菌丝体定殖。
13.根据权利要求1所述的可生物降解的隔离材料，其还包含来自第二温度适应性真菌的菌丝体。
14.根据权利要求1所述的可生物降解的隔离材料，其中所述至少一种温度适应性真菌是在+30°至-50℃的温度范围内保持生物学活力的真菌。
15.根据权利要求1所述的可生物降解的隔离材料，其中所述温度适应性真菌是腐生性担子菌纲。
16.根据权利要求15所述的可生物降解的隔离材料，其中所述腐生性担子菌纲是多孔菌。
17.根据权利要求16所述的可生物降解的隔离材料，其中所述多孔菌是白囊耙齿菌。
18.一种用于生产可生物降解的隔离材料的方法，其包括：
a.形成结构支架；
b.在允许菌丝体生长的环境条件下，在营养培养基的存在下，用至少一种温度适应性真菌接种所述结构支架；和
c.允许所述温度适应性真菌的菌丝体定殖在所述支架上。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述结构支架是三维的。
20.根据权利要求18所述的方法，其中允许菌丝体生长的环境条件包括使所述菌丝体暴露于在400-1,000ppm范围内的二氧化碳气体。
21.根据权利要求18所述的方法，其中允许菌丝体生长的环境条件包括使所述菌丝体暴露于+4°至21℃的温度。
22.根据权利要求18所述的方法，其中允许菌丝体生长的环境条件包括使所述菌丝体暴露于可变的相对湿度。
23.根据权利要求18-22中任一项所述的方法，其中允许所述温度适应性真菌的菌丝体定殖在所述支架上包括使所述支架温育4至14天的时期。
24.根据权利要求18-23中任一项所述的方法，其还包括压制由所述温度适应性真菌的菌丝体定殖的所述支架，以获得所需的密度、导热率、弹性模量、杨氏模量、抗压强度和厚度。
25.根据权利要求18-24中任一项所述的方法，其还包括机械加工由所述温度适应性真菌的菌丝体定殖的所述支架，以实现所需的净形式和厚度。
26.根据权利要求18-25中任一项所述的方法，其还包括允许所述可生物降解的隔离材料形成几丁质疏水性外皮。
27.根据权利要求18-26中任一项所述的方法，其还包括干燥由所述温度适应性真菌的菌丝体定殖的所述支架。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述干燥包括至少60℃的温度。
29.根据权利要求18-28中任一项所述的方法，其中所述温度适应性真菌是在低于0℃的温度下保持活力的真菌。
30.根据权利要求18-29中任一项所述的方法，其中所述温度适应性真菌是腐生性担子菌纲。
31.根据权利要求30所述的方法，其中所述腐生性担子菌纲是多孔菌。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述多孔菌是白囊耙齿菌。
33.根据权利要求18-32中任一项所述的方法，其中所述可生物降解的隔离材料具有自结皮性质。
34.根据权利要求18-33中任一项所述的方法，其中所述可生物降解的隔离材料包括两个或更多个所述温度适应性真菌菌丝体定殖的支架。
35.根据权利要求18-34中任一项所述的方法，其还包括向所述可生物降解的隔离材料中添加针对害虫和竞争性真菌物种的非细胞毒性威慑物。
36.根据权利要求18-35中任一项所述的方法，其还包括使所述可生物降解的隔离材料成层，以产生柔性或刚性层压板。
37.根据权利要求18-36中任一项所述的方法，其中所述可生物降解的隔离材料具有与合成聚合物泡沫可比较的导热率、弹性、剪切模量和杨氏模量、以及抗压强度。
38.根据权利要求18-37中任一项所述的方法，其中所述可生物降解的隔离材料不含细胞毒性代谢产物或化合物。
39.根据权利要求18-38中任一项所述的方法，其中所述结构支架通过以下形成：
a.将包含生物质的原料共混以形成共混物；
b.将所述共混物巴氏灭菌；
c.冷却所述共混物；
d.将所述共混物形成为所需的形状；
e.在有利于菌丝体生长的条件下温育所述共混物。
40.根据权利要求19-39中任一项所述的方法，其中所述三维支架使用3D打印机形成。
41.根据权利要求19-40中任一项所述的方法，其中所述三维支架包含生物聚合物或合成聚合物。
42.根据权利要求41所述的方法，其中所述生物聚合物或合成聚合物是基于纤维素的细丝。
43.根据权利要求19-42中任一项所述的方法，其中所述支架通过3D打印工艺在允许所需形状的模具或外壳内形成。
44.根据权利要求43所述的方法，其中所述模具或所需形状基于待用所述可生物降解的隔离材料隔离的物体或区域来确定。
45.一种使基础设施隔离的方法，其包括将根据权利要求1-17中任一项所述的可生物降解的隔离材料引入基础设施。
46.根据权利要求45所述的方法，其中所述基础设施是用于石油和天然气管道基础的垫层、大型民用基础设施、道路垫层、住房、管道系统、地上和地下环境控制和传感器、以及道路施工中的回填。
47.根据权利要求45-46中任一项所述的方法，其中所述温度适应性真菌是其中存在所述基础设施的环境特有的。
48.根据权利要求45-47中任一项所述的方法，其中引入通过将所述可生物降解的隔离材料放置在待隔离的物体周围或将所述可生物降解的隔离材料喷洒在待隔离的物体上而发生。
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