研究人員開發出用于建筑3D打印的環保水凝膠材料

隨著公司和研究團隊都試圖為不同的行業尋找更環保的替代產品，可持續材料越來越受到關注之一，而建筑業是人們最重視可持續發展的行業，這是因為僅該行業的排放量就屬于全球最高。每年，建筑業消耗的建設資源占全球目標的50％，產生的建設資源占全球目標的40％，從而引發了排放量更達到全球總體目標的39％。因此，尋找環保的建筑材料變得刻不容緩。

2024年2月12日，南極熊獲悉，瑞典查爾姆斯理工大學和瓦倫堡木材科學中心的研究人員開發出一種新型可持續建筑材料。這種水凝膠材料采用納米纖維素和藻類制成，可用于3D打印各種建筑組件，所用能源比傳統建筑方法少得多。

納米纖維素是一種眾所周知的生物材料，常用于3D打印組織和細胞生長支架的一種方式。然而，此次將首次評估它在建筑領域用的創新應用。

研究人員表示，要使用該材料，必須將其干燥，這需要在納米纖維素和水的原始混合物中添加第三種材料。海藻酸鹽是一種由藻類組成的材料，是開發水電解質的關鍵，因為它為干燥的混合物提供了入門建筑材料所需的靈活性。

查爾姆斯理工大學研究團隊做研究的作者Malgorzata Zboinska解釋說：“我們首次探索了納米纖維素水凝膠的建筑應用。 具體來說，我們提供了迄今為止的有關其設計的相關內容特性的知識，并在我們的樣品和原型的幫助下，通過定制數字設計和機器人3D打印展示了這些特性的可調性。”

水凝膠中使用的納米纖維素可以持續地從自然界的多個地點獲取，并且是塑料的明顯替代產品。在能夠與塑料相抗衡的環保材料中，納米纖維素資源豐富。Malgorzata Zboinska評論說：“研究中使用的納米纖維素可以從林業、農業、造紙廠和農業中獲得。從這個意義上說，它是一種非常豐富的材料。”

她補充說：“3D打印是一種非常節省資源的技術。它使我們能夠在不使用模具和鑄模等其它東西的情況下制造產品，因此減少了零部件。它還非常節能。我們采用的機器人3D打印系統不使用熱量，只使用氣壓。這節省了大量能源，因為我們只在室溫下工作。”

該材料在建筑領域的主要用途包括隔斷、百葉窗或面板、建筑物墻面覆蓋物或瓷磚覆層等。Zboinska表示：“設計研究人員和建筑師正在努力尋找一種設計方法，可以利用這些特定的材料來創造出既具有功能性又具有美觀性的產品。這些新材料是歐洲‘綠色協議’的重要一步，該協議旨在實現更環保的未來。該協議呼吁建造更多資源節約型建筑，并提高材料的再利用和回收率。”

研究人員希望，這些新材料未來能夠擴大規模，以獲得更大型的建筑項目。

來源：南極熊