科學家們成功測試了一種基於奈米纖維素的生物材料，用於綠色建築。
查爾姆斯理工大學和瑞典瓦倫堡木材科學中心的研究人員 3D 列印了一種由奈米纖維素製成的水凝膠材料，奈米纖維素是一種源自植物中纖維素纖維的物質。
由於該材料的生物相容性和濕潤性，奈米纖維素 3D 列印技術的應用規模要小得多，主要用於生物醫學領域。但據研究小組稱，它以前從未被用作建築材料。
「這是大規模 3D 列印和建築應用的首次嘗試。在生物醫學行業研究中，該材料之前已被 3D 列印為非常小的物體。但這是我們第一次將其應用到建築中，」查爾姆斯理工大學副教授 Malgorzata A. Zboinska 告訴 Euronews Next。
據研究人員介紹，奈米纖維素在 3D 列印然後乾燥後形成一種非常輕的材料。這意味著我們今天在建築物中看到的所有類型的輕質填充材料，例如窗紗、遮陽百葉窗、隔音板系統和房間隔板的部件，都可以被替換。
「有廣泛的潛在應用，」茲博因斯卡說。
團隊從小到火柴盒的原型開始，然後放大到目前的 A4 紙大小。它已經可以用作建築物中較小部件的瓷磚系統。
「所以你可以將多個部件組裝在一起，例如用作牆面覆蓋層，或取代壁紙或我們在建築物中使用的其他材料。但當然，有可能擴大規模，擁有可以覆蓋整面牆壁的更大的部件，」Zboinska 說。
為了生產可 3D 列印的材料，研究小組添加了一種名為海藻酸鹽的藻類材料，這使得奈米纖維素材料在乾燥時更加柔韌。
使用水凝膠需要仔細校準，因為它既有優點也有缺點。
「水凝膠有一種特性，使其在 3D 列印時不會流動，因此它不會液化，它會保持我們想要的形狀，」Zboinska 說。
「另一方面，因為它是水凝膠，所以含有大量的水。因此，我們在處理材料內的收縮和一些變形時，存在著與材料乾燥相關的挑戰。但如果我們以良好的方式設計 3D 列印路徑，這種情況也可以得到緩解」。
綠建築材料對於永續轉型至關重要
根據歐盟統計，建築業產生的垃圾佔歐盟垃圾總量的 35% 以上。歐盟委員會專家表示，綠色建築材料對於過渡到永續的未來至關重要歐洲綠色協議。
研究團隊表示，這項研究中使用的奈米纖維素很容易在林業、造紙廠和農業中找到，例如秸稈殘留物。
「我們不是將這些產品變成廢棄物，而是嘗試使用這些材料來創造新材料。它只含有這些非常微小的纖維素纖維，與水混合，」Zboinska 說。
由於奈米纖維素水凝膠的剪切稀化特性，該技術還具有很高的能源效率。
這意味著奈米纖維素水凝膠在施加壓力時會液化，從而可以進行 3D 列印，但當壓力消失時，它會保持其形狀。
「我們並沒有真正使用任何熱量。我們在室溫下進行 3D 列印，如果我們考慮材料的製造方式，這一點非常重要。這種製造方法也是可持續的，」茲博因斯卡說。
該技術尚未準備好用於建築外部材料，研究團隊將繼續專注於室內應用。
團隊希望這樣的研究能為設計師和工程師提供基礎知識，以便「我們的建築在未來更加永續和綠色」。
“計劃是繼續研究材料的可擴展性，並可能準備一個大型原型……我們希望獲得盡可能廣泛的應用，”Zboinska 說。
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