Диатомит и 3D -печать для нового устойчивого бетона поглощает CO2

Университет Пенсильвании разработал более легкий биологический бетон, устойчивый и способный захватить на 142% больше CO2

Конкретный, вневременный символ человеческой деятельности, связанный с миром зданий, стал врагом. Ответственный за около 9% глобальных выбросов парниковых газов, этот материал остается незаменимым для городского роста. По этой причине исследование, направленное на повышение устойчивости этого материала, умножено.

Междисциплинарная группа Университета Пенсильвании, которая объединяет инженеров материалов, архитекторов и дизайнеров, разработала устойчивый бетон нового поколения: трехмерная печатная смесь, основанная на диатомее, способной не только уменьшить использование конкретной, но и активного поглощающего углерода из окружающей среды.

От диатомее до 3D -печати, решение для декарбонизации

Ключом к новому соединению является диатомит (или диатомовая земля), вещество, полученное из окаменелых оболочек кремнистых микроводорослей. Используемый в качестве сельскохозяйственной добавки или фильтрации, этот пористый порошок также оказался идеальным для производства бетона с низким воздействием на окружающую среду.

«Пористая структура аналогична губке диатомита не только улучшает стабильность бетона во время экструзии через форсунку 3D -принтера, но и предлагает многочисленные участки для ловушки углекислого газа,«Объясните исследователей в своем исследовании, опубликованные в журнале Усовершенствованные функциональные материалыПолем

Результатом является материал, который, используя меньше бетона, достигает сопоставимых сжатостей, сравнимых с традиционным бетоном, но с на 142%более высоким захватом CO2.

Устойчивые материалы вдохновение от коралловых рифов

Один из наиболее интересных данных, возникших во время тестов, касается сопротивления нового материала. Как правило, увеличение пористости включает в себя снижение механического сопротивления. Но в этом случае результат отменил прогнозы. «Структура со временем стала сильнее », Шу Ян говорит, профессор и соавтор исследования.

Благодаря дальнейшей оптимизации геометрии материала команда получила ”Дальнейшая конверсия CO2 в 30%«Все, сохраняя структурные характеристики в соответствии со стандартами строительного сектора.

Тройное преимущество

Геометрический аспект устойчивого бетона, напечатанный таким образом в 3D, является одинаково фундаментальным. Бетон был смоделирован в соответствии с минимальными тройными периодическими поверхностями (TPMS), математически сложными формами, но присутствует в природе, типичных для костей, кораллов или звезд. «Формы сложны, но, конечно, эффективны, поскольку они максимизируют поверхность и геометрическую жесткость, минимизируя использование материала », Объясняет Масуд Акбарзаде, старший и доцент соавторовПолем «В природе, форме и функции неотделимы, поэтому мы хотели применить этот принцип к расположению этих материалов».

Используя принципы математики и статической, исследователям удалось отобразить распределения силы в структурах, создавая устойчивый бетон, способный к самостоятельному сами, даже в присутствии важных выступов, поддерживая оптимальную пористость для распространения CO2.

Будущие приложения

После этапа экспериментов команда начала работать над большими приложениями, такими как структурные панели, фасады и этажи. Материал сохранил 90% сжатия сжатия по сравнению с традиционным «полным» бетоном, и получил еще 30% конверсии в захват CO2 на единицу бетона.

Параллельно с строительством, приложения также изучаются в морской области благодаря экологической совместимости материала.

Другим направлением является комбинация этого материала с более зелеными альтернативами, чем портлендский цемент, такой как альтернативные связующие, такие как соединения магния или щелочные системы.