环保型 3D 打印改变混凝土结构

弗吉尼亚大学工程与应用科学学院的工程师率先使用纤维素纳米原纤维 （CNF） 来增强 3D 打印混凝土。这种源自木浆的植物性材料可以使混凝土更具弹性和环保性。“我们在可打印性和机械措施方面看到的改进表明，在商业可打印材料中加入纤维素纳米原纤维可以尽早带来更具弹性和环保的建筑实践，”土木与环境工程系教授 Osman E. Ozbulut 说。

纤维素纳米原纤维的创新应用

由 3D 打印混凝土制成的建筑物可提供快速、精确的施工，降低劳动力成本并减少浪费。然而，目前的可打印材料选择有限，其可持续性和耐用性经常受到质疑。“我们正在处理相互矛盾的目标，”Ozbulut 解释说。“混合物必须很好地流动才能顺利制造，但要硬化成具有关键特性的稳定材料，例如良好的机械强度、层间粘合和低导热性。”

CNF 以其可再生和低影响特性而闻名于业界，显示出作为添加剂的巨大潜力。它提高了水泥复合材料的流动性和机械强度。在这项研究之前，CNF 对 3D 打印复合材料的影响尚不清楚。

研究结果

Ozbulut 的团队，包括博士校友 Ugur Kilic，发现添加至少 0.3% 的 CNF 可显著改善流动性能。显微镜分析显示更好的粘合和结构完整性。进一步的测试表明，CNF 增强的组件能够承受拉扯、弯曲和压缩。

影响和未来方向

这项名为“纤维素纳米原纤维对 3D 可打印水泥复合材料流变学和机械性能的影响”的研究可在线获取，并将于 2024 年 9 月的《水泥和混凝土复合材料》杂志上发表。合著者包括德克萨斯 A&M 大学科珀斯克里斯蒂分校的 Nancy Soliman 和麻省理工学院的 Ahmed Omran。这项研究由弗吉尼亚大学环境研究所资助。

有关更多详细信息，您可以在此处访问该研究。