富含石墨烯的混凝土能否为可持续建筑做出贡献……

弗吉尼亚大学 (UVA) 的研究人员通过将石墨烯与石灰石烧制粘土 (LC2) 相结合，开发出了一种可持续的 3D 打印水泥基复合材料。

这种方法发表在《结构工程杂志》上，提高了强度和环境性能，使该材料成为应对现代建筑挑战的可行解决方案。该项目由 UVA 土木与环境工程系的 Osman Ozbulut 教授领导，探索即使添加少量石墨烯纳米片 (GNP)，也能显着提高 3D 打印层的结构完整性，同时最大限度地减少混凝土生产对环境的影响。

增加强度和稳定性

由博士生 Tugba Baytak 和 Tawfik 进行的研究由弗吉尼亚大学可持续和先进基础设施实验室与弗吉尼亚州交通研究委员会 (VTRC) 团队合作进行，该研究涉及使用表面活性剂辅助超声处理技术将 GNP 分散到 LC2 中，以确保石墨烯均匀分布。在混合物里面。

测试包括紫外-可见光谱和动态光散射，以评估分散质量，以及评估压缩和弯曲强度。 Baytak 和 Ghede 使用这些方法证明，添加低至 0.05% 重量的 GNP 可以将压缩强度提高 23%，通过提高屈服强度和弹性模量来显着改善材料的可印刷性，这对于基于挤出的材料至关重要应用程序。

该团队进行了生命周期评估 (LCA)，以评估 LC2 混合物中包含石墨烯对环境的影响。博士后姜张芳和 Lisa Colosi Peterson 教授进行的一项评估发现，与 3D 打印中使用的传统水泥基混合物相比，添加 GNP 可以减少近 31% 的温室气体排放。

Jiang 表示：“了解这种新型混凝土的全面环境足迹非常重要。”他强调了石墨烯含量增加的 LC2 混凝土在促进更可持续的建筑方法方面的潜力。

Ozbulut 解释说，与 VTRC 的合作对于释放新型混凝土的基本特性至关重要。研究人员认为这种富含石墨烯的材料对于交通基础设施特别有前景，因为它可以使技术性能与环境目标保持一致。

同样，先进工程材料集团 Versarien 与 Balfour Beatty 合作开发低碳 3D 打印解决方案，旨在提高土木工程的可持续性和效率。这个为期 12 个月的项目将专注于创建注入石墨烯的解决方案，在满足施工要求的同时减少碳排放。

Balfour Beatty 的公路部门将测试该材料与传统选项相比的耐用性和成本效益，而 Versarien 的 Cementene 添加剂将减少水泥消耗。此外，该合作伙伴关系还将建立英国供应链，吸引当地供应商并与外部合作伙伴合作，以确保未来市场应用的监管合规性和认证。

提高建筑 3D 打印领域的可持续性

近年来，可持续性已成为建筑业的一大主题，催生了各种绿色方法。

上个月，Mighty Buildings 与霍尼韦尔合作，通过使用霍尼韦尔的 Solstice 液体发泡剂 (LBA) 进行隔热，提高其 3D 打印房屋的可持续性。该剂的全球变暖潜值（GWP）仅为1，明显低于传统保温材料。

通过 Solstice LBA，该公司旨在减少碳排放、提高能源效率并改善家庭温度控制。这些房屋建于蒙特雷的 Mighty Buildings，不到一周即可完工。霍尼韦尔经 EPA 批准的 Solstice 技术支持全行业碳减排，还用于制冷、气雾剂和医用吸入器。

在其他地方，加泰罗尼亚高级建筑研究所 (IAAC) 的研究人员使用 Crane WASP 3D 打印机创建了 100 平方米的低碳建筑原型，作为巴塞罗那 3D 打印地球森林园区 TOVA 项目的一部分。

该结构采用当地土壤和天然材料建造，展示了可持续的 3D 打印如何通过创建环保、适应性强的房屋来解决住房短缺问题。每面 3D 打印的墙壁都有通风腔，可充当温度和湿度调节器。据该团队介绍，Crane WASP 系统有效地建造了稳定、轻质的墙壁，支撑木屋顶并提供自然隔热和采光。

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该渲染图显示了用于膜的石墨烯层。图片由曼彻斯特大学提供。