Wydrukowany w 3D materiał hydrożelowy może pewnego dnia zostać wykorzystany do budowy domów

reklama

Naukowcy pomyślnie przetestowali biomateriał na bazie nanocelulozy pod kątem bardziej ekologicznej inżynierii.

Naukowcy z Chalmers University of Technology i Wallenberg Wood Science Center w Szwecji wydrukowali w 3D hydrożel wykonany z nanocelulozy, materiału pochodzącego z włókien celulozowych występujących w roślinach.

Technologia nanocelulozowego druku 3D znalazła zastosowanie na znacznie mniejszą skalę, głównie w biomedycynie, ze względu na biokompatybilność materiału i odporność na wilgoć. Jednak według zespołu badawczego nigdy wcześniej nie był on używany jako materiał architektoniczny.

„To pierwsza próba druku 3D na większą skalę i do zastosowań architektonicznych. Materiały były już wcześniej drukowane w 3D jako bardzo małe obiekty w ramach badań przemysłu biomedycznego. „Po raz pierwszy zastosowaliśmy to w architekturze.”

Według badacza nanoceluloza po wydrukowaniu w 3D, a następnie wysuszeniu tworzy niezwykle lekki materiał. Oznacza to, że wszystkie rodzaje lekkich materiałów wypełniających, które obecnie spotykamy w budynkach, takie jak moskitiery okienne, zasłony przeciwsłoneczne, systemy paneli akustycznych i części przegród pokojowych, można wymienić.

„Istnieje szeroki zakres potencjalnych zastosowań” – stwierdziła Zboinska.

Zespół zaczął od prototypów wielkości pudełka zapałek i powiększył je do obecnego rozmiaru papieru A4. Można go już stosować jako system płytek ceramicznych na mniejsze elementy budynków.

„Można więc połączyć wiele elementów, na przykład w celu wykorzystania ich jako okładzin ściennych lub zamiast tapet lub innych materiałów na budynkach. Ale oczywiście istnieje możliwość dalszego skalowania prac, aby uzyskać większe elementy, które będą w stanie pokryć całe ściany .

Aby wyprodukować materiał do druku 3D, zespół badawczy dodał materiał na bazie alg zwany alginianem, który sprawia, że ​​materiał nanocelulozowy jest bardziej elastyczny po wysuszeniu.

Praca z hydrożelem wymaga starannej kalibracji, ponieważ ma to zalety i wady.

„Hydrożel ma tę właściwość, że nie płynie po wydrukowaniu w 3D, dzięki czemu nie krwawi i pozostaje w kształcie dokładnie takim, jakiego chcemy” – powiedziała Zboinska.

„Z drugiej strony, ponieważ jest to hydrożel, zawiera dużo wody. Dlatego suszenie materiału wiąże się z wyzwaniami, ponieważ mamy do czynienia ze skurczem i pewnymi deformacjami materiału. Ale można to również złagodzić, projektując model 3D ścieżki drukowania w dobry sposób.”

Bardziej ekologiczne materiały budowlane są niezbędne dla zrównoważonej transformacji

Z raportu UE wynika, że ​​sektor budowlany odpowiada za ponad 35 procent całkowitej produkcji odpadów w Unii Europejskiej Komisja Europejska Eksperci twierdzą, że przyjazne dla środowiska materiały budowlane są niezbędne do przejścia do zrównoważonej przyszłości, kompatybilnej ze środowiskiem Europejski Zielony Ład.

Zespół badawczy twierdzi, że nanocelulozę zastosowaną w tym badaniu można łatwo znaleźć w lasach, papierniach i rolnictwie, np. w pozostałościach słomy.

„Zamiast zamieniać te produkty w odpady, staramy się wykorzystać te materiały do ​​stworzenia nowych. Zawierają one po prostu bardzo drobne włókna celulozowe zmieszane z wodą” – powiedziała Zboińska.

Technologia ta jest również wysoce energooszczędna dzięki właściwościom hydrożelu nanocelulozowego zmniejszającym ścinanie.

Oznacza to, że hydrożel nanocelulozowy upłynnia się po sprasowaniu, umożliwiając druk 3D, ale po usunięciu nacisku zachowuje swój kształt.

„Tak naprawdę nie używamy żadnego ciepła. Drukujemy 3D w temperaturze pokojowej, co jest bardzo ważne, jeśli myślimy o tym, jak wyprodukować materiał. Metoda produkcji jest również zrównoważona” – powiedziała Zboinska.

reklama

Technologia ta nie jest jeszcze gotowa do stosowania w konstrukcjach zewnętrznych, dlatego zespół badawczy będzie w dalszym ciągu skupiał się na zastosowaniach wewnętrznych.

Zespół ma nadzieję, że takie badania dostarczą projektantom i inżynierom niezbędnej wiedzy, dzięki której „nasze budynki staną się w przyszłości bardziej zrównoważone i ekologiczne”.

„Planujemy kontynuację prac nad skalowalnością materiałów i być może przygotowanie prototypu na dużą skalę… i mamy nadzieję, że uzyskamy możliwie najszerszy zakres zastosowań” – powiedziała Zboinska.

Więcej informacji na temat tej historii można znaleźć w filmie w odtwarzaczu multimedialnym powyżej.

Edytor wideo • Roslyn Maine