科学家用土壤3D打印出建筑物 目标取代混凝土
 
来源:国际环保在线        发稿时间:2020-09-17 07:51:21        发稿编辑:影子
  英国卫报报道,科学家开发出利用土壤3D打印的技术。科学家认为,若能利用当地土壤3D打印出绿建筑,可能为建筑业带来革命。

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图:科学家开发出利用土壤3D打印的技术

  科学家目标要让任何土壤都能成为建筑原料

  根据国际能源署资料,

水泥业的二氧化碳排放量占总排放量大约7%。这种技术的目的在于用土壤取代混凝土,是一种永续的替代方案。

  德州农工大学化学工程与材料科学教授班纳吉(Sarbajit Banerjee)说,3D打印让他们能够打印出整个建筑立面,尽管要使此类结构满足现有建筑法规仍然是一项重大挑战。

  水泥是许多建筑工程使用的主要材料,但不能回收利用,需要耗费大量能量进行混合和运输。研究团队的目标是让任何庭院中都能找到的土壤类型作为打印出建筑结构的原料。

  班纳吉说:“虽然水泥的普及让人人都有像样的房子可以住,并促进了城市的发展,却付出了可观的环境代价。”

  “用水泥3D打印可能让这个问题更严重。所以我们想出一种用天然材料盖房子的新方法。使用此类材料,有助于使建筑物的设计更能适应当地气候需求,而非大量生产让到处都是一模一样的房子。”班纳吉表示,“我们认为,这能提供全世界最需要的人们有尊严的居所。”

  此外,使用当地材料将减少长距离运输水泥的需求,进一步减少建筑物对环境的影响。

  为了取代水泥 研究团队透过实验提高土壤的承重能力

  研究人员首先从自家后院收集土壤样本,使用一种新的环保添加剂对材料加以处理,使其有足够黏性并能够被3D打印机挤出。由于土壤随地区不同而有很大差异,因此研究团队希望开发出一种化学“工具包”,可以将任何类型的土壤变成可打印的建筑材料。以这个想法为基础,班纳吉打造了小型的测试结构——每边长2英吋(5.08公分)的立方体,用来观察材料挤出后层层堆栈时的性能。

  脚下的土壤是否能代替水泥,取决于能否提高土壤承重能力。因此下一步是确保混合物具有足够承重能力,必须要可以承受各层材料跟建筑中使用的其他材料(如钢筋和绝缘材料)的重量。为了解决这个问题,研究人员透过如拉上拉鍊般的方式将材料表面黏合来增强混合物的强度,防止其吸收水分膨胀后损害打印结构。研究人员说,这种方法能让土壤材料承重能力倍增。

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图:欧洲第一栋用3D打印印出来,可供居住的房子

  接下来,研究小组要继续改善承重能力,扩大测试结构使其尽可能接近水泥。他们正在收集资料,以确认这些3D打印结构是否如预期地环境友善,特别是在碳足迹和回收潜力方面。当研究人员进一步掌握地球土壤的化学性质、功能和可行性,他们计划将这项技术搬到地球之外。

  “我们认为这项研究不仅是替代水泥的方法,也能帮助在艰困环境中施工。例如,我们想要解决在亚寒带建立全天候可使用道路的问题。有一天也可能在地球以外的星球使用,在月球甚至火星上创造定居点。”班纳吉说。

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