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把外星灰塵變成建築材料,3D列印讓人類就地取材建造基地 | 早期實驗室

編者按:James Urquhart在著名網站“科學美國人”上發表了一篇關於3D列印技術如何幫助人類在外太空進行建設的文章。 作者描述了多間研究所機構的研究發明, 這些研究可以有助於使用外星灰塵來列印物體, 從而讓人類可以在外星就地取材進行建築。

3D印表機現在已經可以使用灰塵和岩石顆粒去模擬月球和火星表面層。 我們可以預見, 人們有可能在外星球使用當地原始材料來建造和維護外星建築。

3D列印技術已經被證實可以模擬月球和火星的古怪形狀地形, 成為了科學家的研究物件。 然而, 由於加工限制和高能量需求,

3D列印不太適用于極度缺少資源的低重力環境。 更重要的是, 雖然3D列印技術有突破性的進展, 但是列印出的東西一直都很僵硬, 很難擁有廣泛的用途。

用外星灰塵列印物體

現在, 美國西北大學Ramille Shah實驗室的Adam Jakus及其同事們開發了一個系統, 首次使用類比的火星和月球的灰塵, 列印出了柔軟的橡膠狀物體, 包括氣瓶, 扳手和可疊放的LEGO形塊。 燒結(冶金學專有名詞)可以使材料硬化, 從而提供軟硬結構的選擇。 Jakus說:“列印系統的簡單性以及原地資源利用性的潛力使得這讓對地外勘探有了突破性的進展。 ”

為了製作油墨, 該團隊將含有蒸發劑、表面活性劑和增塑劑的溶劑混合物、模擬粉末和生物聚合物聚丙交酯乙交酯(PLGA)進行組合,

最後合成橡膠粘合劑。 經NASA認證, 原始火山材料的構造和形式與月球和火星的特定地區相似。 這些材料都是未加工的, 僅僅篩選去除了會損害印刷過程的較大顆粒。

重要的是, PLGA衍生自乳酸和乙醇酸單體是尿液和其他生物廢物中常見的天然產物。 Jakus說:”這是理想的環境, 你可以決定哪些物料可以利用而哪些物料可以回收。 “此外, 沒有一種溶劑在過程中被化學轉化或消耗, 因此可以收集和回收。

Shah實驗室以前的工作表明, 相同的技術可以列印其他材料。 Jakus說:“金屬、陶瓷和生物材料印刷可以使用相同的方法去完成。 “這對於你無法確定不同類型的機器或3D印表機的環境、對於您需要處理的每種單獨材料, 都是非常有用的。

“我對這個概念的看法是, 這種較少的能源密集型和自主性的過程可以使用原位合成的原料來提供彈性成分, 儘管有相當複雜的廢料化學反應。 ”Thanos Goulas 在英國拉夫堡大學研究月球的三維印刷材料, 然而, 月球和火星上的表面和重力條件可能會阻礙該過程, 他想知道如何解決這一問題。 這是未知的, 但是我們知道物理實驗可以在盡可能接近的模擬環境中進行。

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