3D打印“可塑粘土”，用土造房成科技新趨向？

文/陳根

傳統(tǒng)建筑業(yè)目前面臨兩大挑戰(zhàn)：對可持續(xù)基礎設施的需求和修復日益惡化的建筑、橋梁和道路的需要。雖然混凝土是許多建筑項目的首選材料，但由于混凝土碳耗用量過大，導致高浪費和能源消耗。

事實上，一些研究人員已經(jīng)轉(zhuǎn)向增材制造，即逐層建造結構，這通常是用3D打印機完成的。這一進展已經(jīng)開始改變浪費的情況，但在這一過程中使用的材料也必須是可持續(xù)的。

例如，使用擠壓混凝土層的建筑項目突出了快速廉價地制造建筑結構添加劑的潛力。然而，根據(jù)國際能源署（iea）的數(shù)據(jù)，依舊有約7%的二氧化碳排放是由混凝土制造造成的，而且不能回收利用。

現(xiàn)在，德克薩斯農(nóng)工大學的科學家們?yōu)榱藢ふ腋�環(huán)保的替代品，將目光投向了世界各地表土下的可塑粘土。一般來說，土壤通常按其組成的材料層進行分類，從植物生長的頂部有機層開始，到地殼堅硬的基巖結束。在最初的有機層下面是粘土，這使土壤具有可塑性和可塑性，研究人員正是利用了這一特性。

研究人員首先從同事后院采集土壤樣本，然后用一種新的環(huán)保添加劑對材料進行剪裁，使其能夠結合在一起，并通過3D打印機的噴嘴輕松擠出。因為土壤因地理位置而變化很大，他們的目標是要有一個化學“工具箱”，可以將任何類型的土壤轉(zhuǎn)化為可打印的建筑材料。在那里，巴杰帕伊建造了小規(guī)模的測試結構，每側各有兩英寸的立方體，以觀察材料在擠壓成層疊的層時的表現(xiàn)。

隨后，研究人員為確�；旌狭夏艹惺芎奢d，這意味著它能承受層的重量，也能承受建筑中使用的其他材料，如鋼筋和隔熱層，研究人員通過表面的微觀層來強化粘土混合物，以防止其吸水膨脹。通過這種方法，研究人員發(fā)現(xiàn)這種材料的重量是未改性粘土混合物的兩倍。

現(xiàn)在，研究小組計劃提高土壤的承載能力，以便擴大他們的試驗結構，并盡可能接近混凝土的替代品。此外，他們正在收集數(shù)據(jù)，看看這些3D打印結構是否像他們預想的那樣環(huán)保，特別是在碳消耗和回收潛力方面。

研究人員表示，一旦他們對當?shù)赝寥赖幕瘜W成分、功能和可行性有了更好的了解，他們將計劃進一步探索這項技術如何在我們的星球之外得到應用。