建筑业目前面临两大挑战:对可持续的基础设施的需求和修复老化的建筑、桥梁和道路的需要。虽然混凝土是许多建筑项目的首选材料，但它的碳足迹大，造成了很高的浪费和能源消耗。今天，研究人员报告了用当地土壤制作可持续建筑材料的进展，使用3D打印机创建了一个承重结构。

 

研究人员今天将在美国化学学会(ACS) 2020年秋季虚拟会议和博览会上展示他们的研究结果。ACS的会议将持续到周四。它包含了超过6000个关于科学主题的演讲。

 

“建筑业对环境的影响是一个越来越令人担忧的问题，杏耀资金”该项目的首席研究员，Sarbajit Banerjee博士说。一些研究人员已经转向增材制造，也就是一层一层地建造结构，这通常是用3D打印机完成的。在减少浪费方面，这一进步已经开始改变这个行业，但在这个过程中使用的材料也需要是可持续的。”

 

例如，使用挤压混凝土层的建筑项目突出了快速、廉价建造结构的增材制造的潜力。然而，根据国际能源署(International Energy Agency)的数据，混凝土制造约占二氧化碳排放量的7%，而且无法回收利用。

 

“从历史上看，人们习惯于使用当地采购的材料，比如土坯，但是转向混凝土带来了许多环境问题，”Banerjee在德州农工大学实验室的研究生Aayushi Bajpayee说。她正在会上介绍这项工作。“我们的想法是让时光倒流，找到一种方法，利用自家后院的材料，作为混凝土的潜在替代品。”

 

在建筑中使用当地土壤的一个优点是材料不需要制造和运输到建筑现场，减少成本和环境破坏。班纳吉和巴杰帕伊还说，用土壤进行增材制造有朝一日可能在地球以外的地方使用，在月球甚至火星上建立定居点。

 

土壤通常根据它所包含的物质层来分类，从植物生长的最上层有机物层开始，到地壳坚硬的基岩为止。在最初的有机层下面是粘土，它赋予土壤具有可塑性和可塑性，研究人员在他们的项目中利用了这一特性。

 

研究人员首先从一位同事的后院收集土壤样本，然后用一种新的环保添加剂对材料进行剪裁，这样材料就可以粘合在一起，并很容易地通过3D打印机挤压出来。由于不同地区的土壤差异很大，他们的目标是开发一种化学“工具箱”，可以将任何类型的土壤转化为可打印的建筑材料。在那里，Bajpayee建造了小型的测试结构，每边的立方体尺寸为2英寸，看看材料挤压成堆叠层时的表现如何。

 

下一步是要确保混合物是承重的，这意味着它既能承受层的重量，也能承受建筑中使用的其他材料，如钢筋和绝缘材料。为了解决这个问题，研究人员通过对粘土表面的微观层进行“拉链”来加强粘土混合物，以防止它吸水膨胀，因为膨胀会破坏印刷结构。通过这种方法， 杏耀客户端IOS不能下载 ，研究人员发现这种材料可以承载两倍于未改性粘土混合物的重量。

 

接下来，该团队计划提高土壤的承重能力，杏耀平台以扩大他们的测试结构，并尽可能接近混凝土的替代品。此外，他们正在收集数据，看看这些3D打印结构是否像他们预想的那样环保，特别是在碳足迹和回收潜力方面。一旦他们对使用当地土壤建造房屋的化学、功能和可行性有了更好的了解，他们计划进一步探索如何将这项技术应用到地球以外的地方。