Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Kemi

Værktøjssæt:Brug af lokal jord til 3D-print af store strukturer

(A) Illustration af geopolymerisationstilgang udviklet til at størkne moskus til en bærende silikatkomposit, som repræsenteret ved kraften af ​​et bildæk på vej forstærket af kompositmaterialet, genoptrykt med tilladelse fra Waetzig et al. (2017) Copyright 2017 Springer Nature. (B) Partikelstørrelsesanalyse af lokalt fremskaffet Burlewash-ler. (C) Svækket total reflektans – Fourier-transformation infrarødt spektrum (ATR-FTIR) målt for Burlewash-ler. (D, E) Scanningselektronmikrografi af Burlewash-lerkompositten. Rumligt opløst elementær kortlægning ved anvendelse af energidispersiv røntgenanalyse ved (F) oxygen; (G) natrium; (H) aluminium; (I) silicium; og (J) kaliumkanter. (K) Trykstyrketestning af burlewash-lerkompositten; et digitalt fotografi af den terning, der blev brugt til test, er vist i indsættelsen. (L) Rheologiske kurver målt for den printbare burlewash ler-formulering. (M) Digitalt fotografi, der viser ekstruderingstrinnet i 3D-printprocessen for burlewash-serie lerkompositpasta. Kredit: Grænser i materialer (2020). DOI:10.3389/fmats.2020.00052

Et team af forskere ved Texas A&M University har udviklet konceptet med et værktøjssæt, der ville give bygherrer mulighed for at skabe strukturer via 3-D-print ved hjælp af lokal jord som byggemateriale. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Grænser i materialer , de skitserer deres ideer og mulige måder at skabe et sådant værktøj på, og beskriv et testprojekt, de har bygget.

Beton er en af ​​de mest basale ingredienser, der bruges til at bygge både store strukturer og gangbroer. dens brug, imidlertid, bidrager til global opvarmning - betonproduktion frigiver CO 2 . Forskerne bemærker, at tidligere forskning har vist, at så meget som 8% af den globale CO 2 emissioner kan spores tilbage til betonproduktion. De påpeger også, at det er svært at komme af med den beton, der bruges i en konstruktion eller gangbro, når først dens brugstid er slut. De foreslår, at der er en bedre måde - ved at bruge lokal jord til at skabe erstatningsbyggematerialer.

Forskerne bemærker, at mange almindelige jordarter, især dem med højt lerindhold, kunne bearbejdes til at fremstille et materiale med anvendelser svarende til beton, dvs. der kan hældes som en halvvæske, der hærder på plads. De foreslår endvidere, at sådanne materialer kunne fremstilles på stedet ved hjælp af lokal jord og sættes på plads ved hjælp af meget store 3-D-printere. For at sådanne scenarier kan realiseres, de foreslår ideen om et værktøjssæt, der kan bruges til at fremstille betonerstatningsmaterialer ved hjælp af lokal jord. En sådan værktøjskasse ville have et middel til at analysere en lokal jordforsyning og derefter producere en opskrift på et materiale, der kunne hældes som beton og hærdes på plads.

Kredit: Grænser i materialer (2020). DOI:10.3389/fmats.2020.00052

For at demonstrere deres idé, de samlede jord fra en af ​​forskernes baghave og udtænkte en opskrift på det. De brugte derefter opskriften til at lave en blanding ved hjælp af jordprøven, natriumsilicat og en alkalisk katalysator. Næste, de brugte den blanding, de lavede, til at skabe en lille muret struktur i deres laboratorium. De anerkender, at de materialer, de har lavet indtil videre, er bedst egnede til ikke-strukturelle dele af en bygning, såsom facader, men tror, ​​de snart vil være i stand til at producere materialer, der er egnede til almindelig brug.

Kredit: Grænser i materialer (2020). DOI:10.3389/fmats.2020.00052

© 2020 Science X Network