碳排放降低31%，弗吉尼亞大學開發(fā)出建筑3D打印用石墨烯強化水泥基復合材料

2024年10月27日，南極熊獲悉，來自據(jù)弗吉尼亞大學的研究人員開發(fā)出了一種更具可持續(xù)性的建筑3D打印水泥基復合材料。這種新材料將石墨烯與石灰石和煅燒粘土水泥 (LC2) 結合在一起，具有更高的強度和耐用性，同時顯著減少了碳排放，成為解決建筑3D打�。�3DCP）環(huán)境挑戰(zhàn)的有力解決方案。

相關研究以題為《Rheological, mechanical, andenvironmental performance of printable graphene-enhanced cementitiouscomposites with limestone and calcined clay/可打印石墨烯增強水泥基復合材料與石灰石和煅燒粘土的流變、機械和環(huán)境性能》的論文發(fā)表在 2024 年的《建筑工程雜志》上。研究內容由弗吉尼亞大學 3 Cavaliers 計劃和土耳其科學技術研究委員會 (TUBITAK) 資助。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352710224022411?via%3Dihub

弗吉尼亞大學土木與環(huán)境工程系教授奧斯曼·奧茲布魯特表示： “我們的目標是設計一種性能更好、更環(huán)保的可打印混凝土。在 LC2 水泥中添加石墨烯為降低碳排放提供了獨特的機會，同時保持了 3D 打印建筑所需的強度和靈活性�！�

這項研究探索了這種材料的流動特性、機械性能和環(huán)境影響，由弗吉尼亞大學彈性和先進基礎設施實驗室的博士研究員、客座學者 Tuğba Baytak 和弗吉尼亞大學的 Tawfeeq Gdeh 領導。Baytak 和 Gdeh 與弗吉尼亞交通研究委員會 (VTRC) 的研究人員合作，將以出色的機械性能而聞名的石墨烯應用于 LC2 水泥，顯著提高了在 3D 打印應用中的性能。

巴伊塔克表示：“這種創(chuàng)新對于建筑業(yè)的未來至關重要，我很自豪能成為推動這一進程的團隊的一員。”

這項研究的一個關鍵方面是生命周期評估 (LCA)，由土木與環(huán)境工程系博士后研究員張帆江與弗吉尼亞大學環(huán)境工程教授 Lisa Colosi Peterson 合作進行。LCA 顯示，與傳統(tǒng)的可打印混凝土混合物相比，這種石墨烯增強的 LC2 混凝土可減少約 31% 的溫室氣體排放。

蔣先生表示：“能夠看到這種新型混凝土的全部環(huán)境足跡非常重要。它不僅具有更好的機械性能，而且對環(huán)境的影響也更小，與碳排放量更高的傳統(tǒng) 3D 打印方法相比，3D 混凝土施工技術更具可持續(xù)性�！�

科洛西·彼得森表示：“看到科學推動我們走向更加綠色的建筑實踐，我很欣慰。”

與 VTRC 的合作使 UVA 團隊能夠評估新的建筑材料在交通基礎設施中的潛在應用，從而進一步展示實際潛力。Ozbulut 說道：“與 VTRC 的合作對于揭示這種新型混凝土的基本特性至關重要�！�

Gdeh 表示：“能夠參與這樣一個既能滿足現(xiàn)代建筑技術需求，又能滿足更多環(huán)保材料的迫切需求的項目，我感到非常興奮�！�

本項目研究團隊成員包括伊斯坦布爾技術大學博士研究員、弗吉尼亞大學訪問學者TugbaBaytak，弗吉尼亞大學的Tawfeeq Gdeh、ZhangfanJiang、Lisa Colosi和Osman E.Ozbulut，以及弗吉尼亞州交通研究委員會的研究科學家Gabriel Arce。