低成本房屋可以用泥炭和油頁巖灰基材料進行3D打印

      塔爾圖大學和愛沙尼亞生命科學大學的科學家們用泥炭和油頁巖灰建造了一種建筑材料，可以將私人住宅的建筑成本降低近十倍。其目的是創建一種基于當地自然資源和廢棄物的自支撐建筑材料，可用于直接在建筑工地進行高達兩層高的3D打印房屋制作。

      在確定泥炭中的腐殖酸和富里酸含量并進行元素和礦物質的XRD分析后，對可能的測試混合物進行建模并印刷小的測試片。上圖：Toomas Tenno正在展示這些測試件。圖片來源：Merilyn Merisalu
      據愛沙尼亞濕地協會稱，濕地覆蓋了愛沙尼亞約22％的面積，但只有三分之一的泥炭被用作泥炭沉積物。愛沙尼亞的另一個重要原因是油頁巖灰 - 該國每年估計生產700萬噸（770萬噸）油頁巖灰，其中只有5％被重新利用。“到目前為止，沒有人生產泥炭復合材料作為建筑材料，因為泥炭可以防止許多材料硬化。在我們的項目中，我們設法克服了這個問題。”塔爾圖大學的Juri Liiv說。
      油頁巖灰被歸類為危險廢物，因為它在與水接觸時變得非常堿性（pH值接近13）。然而，具有這種pH的灰分最適合建筑材料。開發的材料完全無害，對環境安全。來自塔爾圖的科學家開發出一種3D打印混凝土類材料，主要由碾磨的泥炭制成，油頁巖灰作為粘合劑。在測試過程中，科學家們找到了一種將凝固時間從大約30天縮短到一天的解決方案。如果孔溶液的pH值低于9，則不會硬化。通過將油頁巖灰中發現的氧化鉀和堿金屬與不溶性化合物結合，可以通過非常高的pH解決該問題。在泥炭中，油頁巖灰與腐殖酸反應并吸收二氧化碳。由于化學反應，粘合劑變成普通混凝土和石灰石。此外，將納米二氧化硅或硅煙霧等納米添加劑添加到泥炭和油頁巖灰中以改善其性質。
      “由于顆粒非常小，它們溶解良好并均勻分布在整個材料中。硅煙顯著提高了這種材料的質量，”塔爾圖大學膠體和環境化學主席Toomas Tenno教授說。找到合適的混合物需要大約一年的時間才能獲得堅固且具有高導熱性的材料。在最終硬化之后，該材料堅固，輕便，耐用并且具有低傳熱率。盡管泥炭也被用作燃料，但它也是不可燃的。泥炭被用作填料以獲得優異的熱性能 ，而經過開發的泥炭材料在24小時內達到其初始硬度，但在之后的一段時間內保持彈性。整個結構變得氣密而不增加任何防風保護，并且它還能很好地阻擋聲音。

      由于泥炭和油頁巖灰非常便宜，科學家們計算出3D打印房屋外殼（100-150平方米）需要花費約5,000歐元，大約是構建傳統框架外殼的成本的十分之一。該團隊現在正致力于使材料更易于打印。最近在《可持續材料與技術》雜志上發表他們的這項研究論文。

      中國3D打印網譯自：3ders.org