美教授研究將土壤變?yōu)?D打印建筑材料，獲50萬美元資助

每當(dāng)看到3D打印房子的新聞，我們的關(guān)注點(diǎn)都在房子上面，而很少有人會去關(guān)注打印房子的材料。

2018年4月27日，南極熊獲悉，阿肯色大學(xué)的一位教授最近獲得了一筆資金，用于擴(kuò)大她對土壤作為3D打印材料的使用的研究。 阿肯色大學(xué)土木工程助理教授Michelle Bernhardt-Barry獲得了來自美國國家科學(xué)基金會的50萬美元的獎金。 她正在研究土壤結(jié)構(gòu)以及如何使其更有效地承受重負(fù)荷，以期在未來的建筑項(xiàng)目中3D打印優(yōu)化的土壤材料。

伯恩哈德 - 巴里的研究探索了不同的自然結(jié)構(gòu)能夠滿足重負(fù)荷需求的方式。她說：“自然界有許多具有層次結(jié)構(gòu)的材料實(shí)例，它們通過各種細(xì)胞或幾何圖案，生物驅(qū)動器和其他負(fù)重機(jī)制展示出最終的效率。” “這些機(jī)制最大限度地提高強(qiáng)度和韌性，同時(shí)最大限度地減少材料和能源消耗。

蜂窩結(jié)構(gòu)是自然等級結(jié)構(gòu)的一個(gè)很好的例子。蜂窩的幾何形狀以其開放的六邊形格子排列，使其具有其材料性能本身無法提供的強(qiáng)度。建筑工程通常以土壤為基礎(chǔ)，過去曾試圖通過添加水泥或其他骨料來提高材料的強(qiáng)度。 Bernhard-Barry認(rèn)為，為了優(yōu)化土壤本身的粒狀排列，而不是增加任何額外的東西，利用蜂窩等天然結(jié)構(gòu)可能更有效。

她的研究將進(jìn)一步研究高效承重機(jī)制的自然等級結(jié)構(gòu)的幾何形狀，并基于它們開發(fā)實(shí)驗(yàn)室和野外規(guī)模模型。 然后，她希望使用3D打印技術(shù)將這些結(jié)構(gòu)合并到土壤樣品中，通過優(yōu)化層數(shù)布局來提高其強(qiáng)度。

對于建在土壤上或與土壤結(jié)合的建筑項(xiàng)目，土壤樣本將被收集起來，然后通過3D打印進(jìn)行增強(qiáng)。 除了依靠劣質(zhì)土壤或添加通常昂貴且難以控制的水泥等額外材料外，使用3D打印土壤層將更加高效且成本效益更高。 3D打印的土壤層也可以根據(jù)具體地點(diǎn)的需求進(jìn)行定制，例如淺基礎(chǔ)，骨料柱，輕質(zhì)回填，防洪井和堤防或水壩過濾器。

這種3D打印的土壤研究對于資源有限的欠發(fā)達(dá)地區(qū)以及在極端條件下建設(shè)的建設(shè)項(xiàng)目來說尤其有用。 通過3D打印技術(shù)優(yōu)化土壤安排將是在受戰(zhàn)爭或自然災(zāi)害影響的地區(qū)改善施工的好方法。 此外，未來這種3D打印土壤還可用于南極洲等偏遠(yuǎn)地區(qū)的道路，建筑物和其他基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，甚至可能用于傳遞建筑材料和設(shè)備的月球和火星。

我們之前已經(jīng)報(bào)道過建筑行業(yè)3D打印技術(shù)的潛力，各種3D打印混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)完成，而這種可能的3D打印建筑材料的擴(kuò)展為最終實(shí)現(xiàn)了最終目標(biāo) 進(jìn)行建設(shè)項(xiàng)目的革命。

編譯自：3ders

強(qiáng)度、活性以及化學(xué)成分含量都是不可控制的