Работа вдохновлена природой. Многие живые организмы давно используют землю как строительный материал: термиты возводят многометровые башни, осы строят сложные гнёзда, а морские черви создают рифоподобные структуры. Вместо цемента они применяют биополимеры — крупные органические молекулы, выступающие своеобразным природным клеем.
Команда под руководством Wil Srubar решила выяснить, какие биополимеры способны выполнять аналогичную функцию в технологиях аддитивного строительства. Исследователи протестировали несколько распространённых соединений, включая гуаровую камедь, камедь рожкового дерева, кассию, ксантановую камедь и альгинат натрия.
Некоторые вещества действительно повышали прочность смеси, однако делали её слишком вязкой для прохождения через сопло 3D-принтера. Наиболее перспективным оказался именно альгинат натрия — компонент, широко используемый в пищевой промышленности для производства мороженого, соусов и сферических десертов вроде «лопающихся» шариков для напитков.
В отличие от обычного связующего, альгинат действует иначе. Он изменяет электрический заряд частиц глины, заставляя их слегка отталкиваться друг от друга. Благодаря этому смесь сохраняет стабильность, но при этом легко проходит через печатающую головку принтера.
Оптимальной оказалась удивительно простая формула: к грунту из гранитного карьера недалеко от города Golden исследователи добавили всего 0,12% альгината натрия. Этого оказалось достаточно, чтобы материал печатался на 33% быстрее и выдерживал нагрузки примерно на четверть выше по сравнению с необработанной землёй.
Используя новую смесь, учёные смогли напечатать стену толщиной всего восемь миллиметров, сохранявшую устойчивость даже при наклоне в 60 градусов — значительно больше угла наклона знаменитой Leaning Tower of Pisa.
Помимо возможности создавать сложные архитектурные формы, земляные материалы обладают и другими преимуществами. Они способны регулировать влажность внутри помещений, поглощать часть загрязнителей воздуха и обеспечивать естественную теплоизоляцию, помогая сохранять прохладу летом и тепло зимой.
Особенно важным открытие может оказаться для строительной отрасли, ежегодно отправляющей миллионы тонн извлечённого грунта на свалки после рытья котлованов, подвалов и парковок. Использование этой почвы непосредственно на строительной площадке позволит существенно сократить количество отходов и снизить углеродный след строительства.
Поскольку песок и глина доступны практически во всех регионах мира, технология открывает перспективу для локального производства строительных материалов без необходимости перевозить цемент и другие ресурсоёмкие компоненты на большие расстояния. Если дальнейшие исследования подтвердят долговечность таких конструкций, здания будущего вполне могут печататься буквально из земли, лежащей под ногами, с добавлением небольшого количества экстракта морских водорослей.
Источник: https://www.technologynetworks.com/tn/news/seaweed-compound-turn-dirt-and-clay-into-3d-printable-wal...Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
