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在地球另一端的新墨西哥大學(xué)實(shí)驗(yàn)室里，杰拉爾德梅土木、建筑和環(huán)境工程系的研究人員正在致力于開發(fā) 3D 打印混凝土結(jié)構(gòu)所需的材料。研發(fā)團(tuán)隊(duì)?wèi){借杭州冠力智能科技有限公司生產(chǎn)制造的實(shí)驗(yàn)室級(jí)混凝土（砂漿）3D打印機(jī)進(jìn)行了大量研究，努力設(shè)計(jì)未來的建筑構(gòu)件。如今，他們的可彎曲混凝土材料設(shè)計(jì)已正式獲得專利，最終的專利提供了4種不同的混合物，應(yīng)變能力提高了 11.9%。

圖片來源：新墨西哥大學(xué)

傳統(tǒng)建筑依靠人工操作重型機(jī)械來放置鋼梁或木梁，從而搭建建筑框架，但這一過程既危險(xiǎn)又昂貴。這只是杰拉爾德·梅土木、建筑與環(huán)境工程系助理教授瑪麗亞姆·霍賈蒂希望解決的材料和制造問題之一。

另一個(gè)問題是基礎(chǔ)設(shè)施的維護(hù)。你可能以前在人行道上行走時(shí)注意到過裂縫。這是因?yàn)榛炷岭m然非常堅(jiān)固，但也很脆。即使是鋼筋混凝土也需要持續(xù)維修，這意味著從建筑物、橋梁到人行道，一切都需要定期維護(hù)。更具彈性的材料可以使公共基礎(chǔ)設(shè)施更耐用，維護(hù)成本更低。

世界各地的研究人員都在探索哪些材料和工藝能夠解決這些問題。一些結(jié)構(gòu)已經(jīng)部分使用3D打印機(jī)建造，但到目前為止，大多數(shù)工藝依賴于梁或鋼筋等關(guān)鍵材料的放置，這限制了3D打印應(yīng)有的自動(dòng)化程度。為了在沒有這些支撐的情況下打印物體，材料必須足夠堅(jiān)固，能夠支撐自身而不會(huì)卡在打印機(jī)中。

超延展性水泥基材料必須含有足夠的纖維才能獨(dú)立牢固地站立，同時(shí)還要保持一定的粘度，使其能夠通過打印噴嘴而不被卡住。雖然聽起來很簡單，但找到適當(dāng)?shù)钠胶馐且豁?xiàng)復(fù)雜的研究挑戰(zhàn)。混合物中的纖維太少，打印的形狀可能會(huì)自行塌陷。纖維太多，材料在打印過程中就無法走得太遠(yuǎn)。為了測(cè)試材料的可行性，必須精確混合、測(cè)量和打印它們。即使設(shè)計(jì)被打印成幾種不同的形狀和設(shè)計(jì)，包括小結(jié)構(gòu)、棱柱體等，也必須測(cè)試它們的彎曲和抗拉強(qiáng)度。研究人員重復(fù)了這個(gè)過程，并探索了由聚乙烯醇、粉煤灰、硅粉和超高分子量聚乙烯纖維等多種材料和纖維制成的混合物。

“這是一項(xiàng)非常成功的研究。這種材料具有3D打印特性和極高的結(jié)構(gòu)可行性，可以用于建筑行業(yè)。”該項(xiàng)目主要研究人員霍賈蒂說。新墨西哥大學(xué)開發(fā)的新材料最終可以帶來諸多好處，例如增強(qiáng)抵御自然災(zāi)害的能力、減少維護(hù)頻率以及提高施工過程的自動(dòng)化程度。建筑行業(yè)的同仁們，這場變革你準(zhǔn)備好了嗎？