密歇根大學(xué)開發(fā)出可3D打印的新型工程水泥基復(fù)合材料（ECC）

早在公元前6500年，敘利亞南部和約旦北部的貝都因人就使用混凝土進(jìn)行施工。更為著名的是，羅馬人用混凝土建造了斗獸場(chǎng)和萬(wàn)神殿等建筑物。當(dāng)時(shí)的混凝土由生石灰和一種火山灰制成，然后與浮石混合物混合而成。建筑混凝土的發(fā)展使得羅馬人能夠探索那些使用石頭無(wú)法創(chuàng)建的建筑形式，這也使得他們能夠更快建造，因?yàn)榛炷�土允許創(chuàng)建復(fù)雜的建筑形式，并消除與石材施工相關(guān)的采石和運(yùn)輸時(shí)間。他們的混凝土具有與現(xiàn)代波特蘭水泥相同的抗壓強(qiáng)度，但在中世紀(jì)時(shí)失去了配方。這意味著它可以承受同等程度的重量。然而，由于沒有加固，測(cè)量其抵抗被拉開的能力的拉伸強(qiáng)度遠(yuǎn)小于此。

現(xiàn)代混凝土用其他材料加固以補(bǔ)償其拉伸缺陷。第一種加固混凝土的方法是將鋼筋引入濕混合物中，然后硬化到位�，F(xiàn)在用于改善混凝土拉伸強(qiáng)度的其他材料是聚合物或額外復(fù)合材料的混合物，其具有或不具有來(lái)自鋼筋的額外支撐。這種類型的加固在建筑物可能受到壓力和震動(dòng)的地區(qū)（如易發(fā)生地震和地震活動(dòng)頻繁的地區(qū)）尤為重要。

隨著3D打印技術(shù)不斷滲入建筑行業(yè)，尋找完美打印的混凝土已經(jīng)變得越來(lái)越重要。目前，密歇根大學(xué)的一個(gè)研究小組正在介紹一種材料，它可能會(huì)成為建筑行業(yè)未來(lái)發(fā)展的希望。他們并不是第一個(gè)創(chuàng)造完美的可打印建筑材料的團(tuán)隊(duì)，但是這種新型工程水泥基復(fù)合材料（ECC）存在一些關(guān)鍵差異，因?yàn)橹饕�研究人員Daniel Soltan解釋說(shuō)：

“其他可打印的混凝土包括聚合物纖維，這是第一種表現(xiàn)出應(yīng)變硬化行為的可打印的水泥基復(fù)合材料，具有超耐用、自我修復(fù)和可彎曲/可拉伸的特性。這種彎曲/拉伸只發(fā)生在傳統(tǒng)混凝土開裂/破壞點(diǎn)以上的荷載下�？纱蛴〉腅CC不僅在這些過(guò)度的載荷下發(fā)生彎曲/拉伸，而且還會(huì)繼續(xù)承受更大的載荷，即使它正在以微裂紋的形式積累“損傷”。

獲得大分子科學(xué)與工程博士學(xué)位的Soltan撰寫了一篇論文，解釋了他和他的團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)將在未來(lái)幾個(gè)月在“水泥雜志”上發(fā)表混凝土復(fù)合材料。與此同時(shí)，在文章發(fā)表之前，3D虎必須等待有關(guān)材料及其過(guò)程的所有細(xì)節(jié)，同時(shí)，可以設(shè)想這種構(gòu)造變化可能會(huì)在當(dāng)代建筑的實(shí)踐中產(chǎn)生。

AIA的著名建筑師兼評(píng)論家Matthew R. Dudzik簡(jiǎn)潔地表達(dá)了其潛力：“由于這種材料產(chǎn)生的額外強(qiáng)度，用于取代容易獲得的聚合物纖維的鋼筋以及所需水泥的普遍減少，使得該產(chǎn)品對(duì)環(huán)境無(wú)害。盡管這些材料確實(shí)具有適合可打印性的屬性，但是ECC的打印過(guò)程尚不完全清楚。如果打印ECC的過(guò)程允許它像3D打印項(xiàng)目一樣容易做到，則會(huì)產(chǎn)生非規(guī)范的幾何圖形，這可能會(huì)對(duì)我們的構(gòu)建環(huán)境產(chǎn)生巨大的影響�？紤]到ECC性能的提高以及數(shù)字時(shí)代的架構(gòu)和設(shè)計(jì)可能性，這些材料可以輕松實(shí)現(xiàn)現(xiàn)今仍然是概念性的空間�！�

這將是衡量這種產(chǎn)品價(jià)值的真正標(biāo)準(zhǔn)：不僅僅是將人類可以做的事情進(jìn)行機(jī)械化，而是為以前無(wú)法實(shí)現(xiàn)的形式創(chuàng)造可能性。這就是3D打印的“潛力”，也是其對(duì)創(chuàng)造世界貢獻(xiàn)性質(zhì)的基礎(chǔ)。如果是這樣的話，這可能只是開發(fā)新的建筑詞匯的開始，就像混凝土首先將對(duì)話從柱子和門楣轉(zhuǎn)移到拱門和拱頂一樣。

來(lái)源：3D虎