研究人员开发出用于建筑3D打印的环保水凝胶材料

随着公司和研究团队都试图为不同的行业寻找更环保的替代产品，可持续材料越来越受到关注之一，而建筑业是人们最重视可持续发展的行业，这是因为仅该行业的排放量就属于全球最高。每年，建筑业消耗的建设资源占全球目标的50％，产生的建设资源占全球目标的40％，从而引发了排放量更达到全球总体目标的39％。因此，寻找环保的建筑材料变得刻不容缓。

2024年2月12日，南极熊获悉，瑞典查尔姆斯理工大学和瓦伦堡木材科学中心的研究人员开发出一种新型可持续建筑材料。这种水凝胶材料采用纳米纤维素和藻类制成，可用于3D打印各种建筑组件，所用能源比传统建筑方法少得多。

纳米纤维素是一种众所周知的生物材料，常用于3D打印组织和细胞生长支架的一种方式。然而，此次将首次评估它在建筑领域用的创新应用。

研究人员表示，要使用该材料，必须将其干燥，这需要在纳米纤维素和水的原始混合物中添加第三种材料。海藻酸盐是一种由藻类组成的材料，是开发水电解质的关键，因为它为干燥的混合物提供了入门建筑材料所需的灵活性。

查尔姆斯理工大学研究团队做研究的作者Malgorzata Zboinska解释说：“我们首次探索了纳米纤维素水凝胶的建筑应用。 具体来说，我们提供了迄今为止的有关其设计的相关内容特性的知识，并在我们的样品和原型的帮助下，通过定制数字设计和机器人3D打印展示了这些特性的可调性。”

水凝胶中使用的纳米纤维素可以持续地从自然界的多个地点获取，并且是塑料的明显替代产品。在能够与塑料相抗衡的环保材料中，纳米纤维素资源丰富。Malgorzata Zboinska评论说：“研究中使用的纳米纤维素可以从林业、农业、造纸厂和农业中获得。从这个意义上说，它是一种非常丰富的材料。”

她补充说：“3D打印是一种非常节省资源的技术。它使我们能够在不使用模具和铸模等其它东西的情况下制造产品，因此减少了零部件。它还非常节能。我们采用的机器人3D打印系统不使用热量，只使用气压。这节省了大量能源，因为我们只在室温下工作。”

该材料在建筑领域的主要用途包括隔断、百叶窗或面板、建筑物墙面覆盖物或瓷砖覆层等。Zboinska表示：“设计研究人员和建筑师正在努力寻找一种设计方法，可以利用这些特定的材料来创造出既具有功能性又具有美观性的产品。这些新材料是欧洲‘绿色协议’的重要一步，该协议旨在实现更环保的未来。该协议呼吁建造更多资源节约型建筑，并提高材料的再利用和回收率。”

研究人员希望，这些新材料未来能够扩大规模，以获得更大型的建筑项目。

来源：南极熊