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拯救地球?垃圾變廢為寶新應用——可製造環保低廉的3D列印混凝土

NTU(新加坡南洋理工大學)的研究人員用浮塵(燃煤殘灰)製造3D列印地聚合物砂漿。 砂漿中添加了鋼渣和一些化學物質。

燃煤可能不是供熱的最佳選擇,

而世界又正飽受二氧化碳排放之苦。 既然有迴圈利用的機會, 那當然要抓住。

NTU的研究人員正準備變廢為寶, 將煤灰用於3D列印建材。

經過兩年的研究, 由譚明仁(一名機械航空工程學院的研究人員)領導的團隊最近在《清潔生產和材料快報》上發表了調查結果。

儘管像中國這樣的國家正大力宣導清潔發電, 用更綠色的替代品, 如核能和風能, 世界上每天依然有大量的煤炭燃燒, 同時也將產生大量的副產品, 以垃圾填埋或其他方式進行處置。

這時, NTU的研究人員從煤灰裡看到了機會。

把煤灰、鋼渣和一些化學物質混合後, 研究人員就能得到一種3D列印的地聚合物砂漿, 這種砂漿對大型堅固的3D列印混凝土建築物有加固作用。 它們認為, 說不定這就會是3D列印的未來。

當然, 生產流程和時間設定都是巨大的挑戰。 但是該團隊認為, 這種混凝土採用可再生物質作為原料, 還是比較有希望生產出來的。

研究團隊是從印度的一個煤電廠收集煤灰的, 他們說殘渣也可以從別的地方收集,

比如當地的廢物能源廠。

研究人員還在考慮將其研究結果落實到附近居民區。 新加坡的Semakau島上只有一個垃圾處理場所, 預計在2035年前關閉。 考慮到以垃圾為原料可以製造煤灰, 煤灰又能為這種新的3D列印材料提供原料, 研究人員表示大可不必這麼早關閉垃圾場。 於是另一個垃圾場的關閉日期得以推遲。

更重要的是, 3D列印混凝土也可能幫建築業減少碳排放, 因為不需要源源不斷地引進新的材料。 目前, 用在混凝土生產上的碳排放量占世界二氧化碳排放量的5%左右。

然而, 最大的問題是這種回收混凝土混合料是否與常規混凝土一樣。

研究人員的測試表明, 只要設計出實用的產品, 3D列印的混凝土也可以同樣堅固。 這是因為“3D列印地聚合物的機械性能”主要取決於列印工藝中各向異性的載入方向。

但是, 研究人員認為, 將來他們研發的材料可能會比鋼筋混凝土更堅固。 雖然他們不知道他們將如何實現這一目標, 但研究人員依然在繼續研發更為物美價廉的產品。

在已發表的研究中,研究人員還討論了一些亟待解決的問題,比如怎麼解決懸掛支撐的穩定性問題。他們說,要解決這個問題可以選擇有支撐力的結構,而更容易定型的地聚合物混合物也可以減少對支撐結構的依賴。

幸運的是,去年,NTU向某家3D列印中心投入3070萬美元,混凝土3D列印也是其重點關注領域之一。

該研究《可持續建築環境中的地質聚合物的添加劑製造》已經發表。作者是Biranchi Panda,Suvash Chandra Paul,Lim Jian Hui,Yi Wei Daniel Tay和譚明仁。

在已發表的研究中,研究人員還討論了一些亟待解決的問題,比如怎麼解決懸掛支撐的穩定性問題。他們說,要解決這個問題可以選擇有支撐力的結構,而更容易定型的地聚合物混合物也可以減少對支撐結構的依賴。

幸運的是,去年,NTU向某家3D列印中心投入3070萬美元,混凝土3D列印也是其重點關注領域之一。

該研究《可持續建築環境中的地質聚合物的添加劑製造》已經發表。作者是Biranchi Panda,Suvash Chandra Paul,Lim Jian Hui,Yi Wei Daniel Tay和譚明仁。

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