2025年12月1日，俄勒岡州立大學(xué)（OSU）的研究團(tuán)隊(duì)宣布成功研發(fā)出一種環(huán)保且快速固化的混凝土替代材料。這種新材料由俄勒岡州立大學(xué)的Devin Roach、Nicolas Gonsalves教授及其團(tuán)隊(duì)共同開發(fā)，具有優(yōu)異的固化特性，能夠在打印過(guò)程中實(shí)現(xiàn)即時(shí)固化。相關(guān)研究已發(fā)表在《Advanced Composites and Hybrid Materials》期刊上，題目為“利用添加生物基添加劑的速凝粘土混凝土進(jìn)行可持續(xù)基礎(chǔ)設(shè)施的3D打印”（傳送門）

環(huán)保與快速固化特性

這款新型粘土基材料采用丙烯酰胺基粘合劑，通過(guò)一種名為正面聚合的化學(xué)反應(yīng)，能夠在從打印機(jī)擠出的瞬間進(jìn)行固化。該材料不僅可以在無(wú)支撐的空隙中打印，如門窗開口的頂部邊緣，而且打印后的強(qiáng)度可迅速達(dá)到3兆帕，能夠支持多層墻體和懸挑結(jié)構(gòu)（如屋頂）的建設(shè)。更重要的是，這種材料在3天內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)超過(guò)17兆帕的強(qiáng)度，這一性能可媲美傳統(tǒng)混凝土的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，而傳統(tǒng)水泥混凝土則通常需要28天才能達(dá)到相同的強(qiáng)度。

△利用添加生物基添加劑的速凝粘土混凝土進(jìn)行3D打印示意圖

與傳統(tǒng)水泥基混凝土相比，這種新型材料的環(huán)境足跡顯著降低。水泥的生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)釋放大量的二氧化碳，通常需要高溫工業(yè)窯爐加熱至1400°C以上，而這一過(guò)程依賴于化石燃料。而這種新材料則主要由土壤、麻纖維、沙子和生物炭（通過(guò)低氧條件下加熱木屑等有機(jī)物質(zhì)制成）組成，從原材料到生產(chǎn)過(guò)程都大大降低了碳排放。環(huán)保性能使得這種材料成為應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害后的緊急救援與恢復(fù)重建工作，提供了一種新的解決方案。

Roach表示：“我為我們這支跨學(xué)科創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)感到無(wú)比自豪。他們成功研發(fā)出一種能從多方面改善人們生活的材料。尤其是在破壞性自然災(zāi)害頻發(fā)的今天，我們需要能夠快速搭建住所和其它建筑物。這種材料不僅易于獲取，而且排放量相對(duì)較低——正因如此，我們才能實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)?！?/span>

△3D打印聚合物基混凝土結(jié)構(gòu)

然而，Roach指出，盡管該材料具有顯著的優(yōu)勢(shì)，但目前這種新材料成本仍高于傳統(tǒng)水泥混凝土。未來(lái)，團(tuán)隊(duì)計(jì)劃進(jìn)一步降低成本，并通過(guò)美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，以確保它符合工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)這項(xiàng)即時(shí)在實(shí)際建設(shè)項(xiàng)目中的應(yīng)用。

編譯整理：南極熊