碳排放降低31%，弗吉尼亞大學(xué)開發(fā)出建筑3D打印用石墨烯強(qiáng)化水泥基復(fù)合材料

2024年10月27日，南極熊獲悉，來自據(jù)弗吉尼亞大學(xué)的研究人員開發(fā)出了一種更具可持續(xù)性的建筑3D打印水泥基復(fù)合材料。這種新材料將石墨烯與石灰石和煅燒粘土水泥 (LC2) 結(jié)合在一起，具有更高的強(qiáng)度和耐用性，同時顯著減少了碳排放，成為解決建筑3D打�。�3DCP）環(huán)境挑戰(zhàn)的有力解決方案。

相關(guān)研究以題為《Rheological, mechanical, andenvironmental performance of printable graphene-enhanced cementitiouscomposites with limestone and calcined clay/可打印石墨烯增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料與石灰石和煅燒粘土的流變、機(jī)械和環(huán)境性能》的論文發(fā)表在 2024 年的《建筑工程雜志》上。研究內(nèi)容由弗吉尼亞大學(xué) 3 Cavaliers 計劃和土耳其科學(xué)技術(shù)研究委員會 (TUBITAK) 資助。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352710224022411?via%3Dihub

弗吉尼亞大學(xué)土木與環(huán)境工程系教授奧斯曼·奧茲布魯特表示： “我們的目標(biāo)是設(shè)計一種性能更好、更環(huán)保的可打印混凝土。在 LC2 水泥中添加石墨烯為降低碳排放提供了獨(dú)特的機(jī)會，同時保持了 3D 打印建筑所需的強(qiáng)度和靈活性。”

這項(xiàng)研究探索了這種材料的流動特性、機(jī)械性能和環(huán)境影響，由弗吉尼亞大學(xué)彈性和先進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)驗(yàn)室的博士研究員、客座學(xué)者 Tuğba Baytak 和弗吉尼亞大學(xué)的 Tawfeeq Gdeh 領(lǐng)導(dǎo)。Baytak 和 Gdeh 與弗吉尼亞交通研究委員會 (VTRC) 的研究人員合作，將以出色的機(jī)械性能而聞名的石墨烯應(yīng)用于 LC2 水泥，顯著提高了在 3D 打印應(yīng)用中的性能。

巴伊塔克表示：“這種創(chuàng)新對于建筑業(yè)的未來至關(guān)重要，我很自豪能成為推動這一進(jìn)程的團(tuán)隊(duì)的一員�！�

這項(xiàng)研究的一個關(guān)鍵方面是生命周期評估 (LCA)，由土木與環(huán)境工程系博士后研究員張帆江與弗吉尼亞大學(xué)環(huán)境工程教授 Lisa Colosi Peterson 合作進(jìn)行。LCA 顯示，與傳統(tǒng)的可打印混凝土混合物相比，這種石墨烯增強(qiáng)的 LC2 混凝土可減少約 31% 的溫室氣體排放。

蔣先生表示：“能夠看到這種新型混凝土的全部環(huán)境足跡非常重要。它不僅具有更好的機(jī)械性能，而且對環(huán)境的影響也更小，與碳排放量更高的傳統(tǒng) 3D 打印方法相比，3D 混凝土施工技術(shù)更具可持續(xù)性�！�

科洛西·彼得森表示：“看到科學(xué)推動我們走向更加綠色的建筑實(shí)踐，我很欣慰�！�

與 VTRC 的合作使 UVA 團(tuán)隊(duì)能夠評估新的建筑材料在交通基礎(chǔ)設(shè)施中的潛在應(yīng)用，從而進(jìn)一步展示實(shí)際潛力。Ozbulut 說道：“與 VTRC 的合作對于揭示這種新型混凝土的基本特性至關(guān)重要�！�

Gdeh 表示：“能夠參與這樣一個既能滿足現(xiàn)代建筑技術(shù)需求，又能滿足更多環(huán)保材料的迫切需求的項(xiàng)目，我感到非常興奮�！�

本項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)成員包括伊斯坦布爾技術(shù)大學(xué)博士研究員、弗吉尼亞大學(xué)訪問學(xué)者TugbaBaytak，弗吉尼亞大學(xué)的Tawfeeq Gdeh、ZhangfanJiang、Lisa Colosi和Osman E.Ozbulut，以及弗吉尼亞州交通研究委員會的研究科學(xué)家Gabriel Arce。