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UA教授将土壤与细菌相结合并用于建筑3D打印

导读: 阿肯色大学土木工程系助理教授MichelleBernhardt-Barry一直在研究土壤结构以及如何使其更有效地承受重负荷,以便在未来3D打印建筑项目中使用优质的土壤材料。

阿肯色大学土木工程系助理教授MichelleBernhardt-Barry一直在研究土壤结构以及如何使其更有效地承受重负荷,以便在未来3D打印建筑项目中使用优质的土壤材料。2018年4月,Bernhardt-Barry获得了50万美元的资助,以支持她对土壤作为3D打印材料使用的研究。

Bernhardt-Barry使用的是粘结剂喷射3D打印技术,这是一种增材制造方法,可以用粘合剂粘合石膏、淀粉等粉末材料。她用石膏制造了一种类似沙子的合成材料,但石膏不防水,于是她计划申请一个能够使用沙子的新型3D打印机专利。

在3D打印过程中,3D打印机放置了一种特殊的专用粘合剂,在石膏粉末的平台上一层又一层的造出复杂部件。Bernhardt-Barry希望探索的另一个方向是能够在打印过程中不必使用专有胶水,一种选择是使用细菌来固化土壤。

她目前正在研究微生物如何促使土壤基质中的碳酸钙沉淀(MICP),这是一种生物过程。最常见的碳酸钙天然形式是白垩、石灰石和大理石,由蜗牛、贝类和珊瑚等沉积而成。

MICP已广泛应用于自愈混凝土中。在这个过程中,将碳酸钙沉淀能量细菌和营养物质嵌入混凝土内部,这些细菌通过碳酸钙沉淀来愈合混凝土的裂缝,从而增加混凝土的耐久性。

通过使用3D打印,Bernhardt-Barry希望将承重机制集成到土壤层的施工中,并使用碳酸钙将它们粘结在一起,即现场收集土壤作为原材料,然后通过3D打印过程增强其承载能力。通过添加碳酸钙作为土壤粘结剂,研究人员希望提高3D打印土壤层承受重量的能力。

到2023年,研究人员将完成其生命周期分析,以确定材料的寿命,以及该材料是否具有商业可行性。然后,她会寻找一位合作伙伴,将她的产品推向市场。

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