研究人員開發(fā)出用于建筑3D打印的環(huán)保水凝膠材料

南極熊導讀：隨著公司和研究團隊都試圖為不同的行業(yè)尋找更環(huán)保的替代產(chǎn)品，可持續(xù)材料越來越受到關(guān)注之一，而建筑業(yè)是人們最重視可持續(xù)發(fā)展的行業(yè)，這是因為僅該行業(yè)的排放量就屬于全球最高。每年，建筑業(yè)消耗的建設(shè)資源占全球目標的50％，產(chǎn)生的建設(shè)資源占全球目標的40％，從而引發(fā)了排放量更達到全球總體目標的39％。因此，尋找環(huán)保的建筑材料變得刻不容緩。

△研究人員開發(fā)了一種由納米纖維素制成的3D打印水凝膠材料，適用于環(huán)保建筑業(yè)

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(fā)出一種新型可持續(xù)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(tǒng)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(lǐng)域用的創(chuàng)新應(yīng)用。

△該研究已發(fā)表，題目為“由常溫干燥的纖維素納米纖維-海藻酸鹽水凝膠制成的自動3D打印建筑膜”（傳送門）

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(fā)水電解質(zhì)的關(guān)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(yīng)用。 具體來說，我們提供了迄今為止的有關(guān)其設(shè)計的相關(guān)內(nèi)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(shù)字設(shè)計和機器人3D打印展示了這些特性的可調(diào)性?！?br />

△這些產(chǎn)品可應(yīng)用于各種新型生物基可持續(xù)室內(nèi)建筑系統(tǒng)，取代對環(huán)境有害的化石基解決方案

水凝膠中使用的納米纖維素可以持續(xù)地從自然界的多個地點獲取，并且是塑料的明顯替代產(chǎn)品。在能夠與塑料相抗衡的環(huán)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(yè)、農(nóng)業(yè)、造紙廠和農(nóng)業(yè)中獲得。從這個意義上說，它是一種非常豐富的材料?！?br />

△除了可持續(xù)的環(huán)保材料，該團隊還采用更加節(jié)省資源的3D打印技術(shù)

她補充說：“3D打印是一種非常節(jié)省資源的技術(shù)。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(chǎn)品，因此減少了零部件。它還非常節(jié)能。我們采用的機器人3D打印系統(tǒng)不使用熱量，只使用氣壓。這節(jié)省了大量能源，因為我們只在室溫下工作?！?br />
該材料在建筑領(lǐng)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(shè)計研究人員和建筑師正在努力尋找一種設(shè)計方法，可以利用這些特定的材料來創(chuàng)造出既具有功能性又具有美觀性的產(chǎn)品。這些新材料是歐洲‘綠色協(xié)議’的重要一步，該協(xié)議旨在實現(xiàn)更環(huán)保的未來。該協(xié)議呼吁建造更多資源節(jié)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(guī)模，以獲得更大型的建筑項目。