چاپ سه بعدی سازگار با محیط زیست ساختار بتنی را تغییر می دهد

مهندسان دانشکده مهندسی و علوم کاربردی دانشگاه ویرجینیا در استفاده از نانوفیبریل های سلولزی (CNF) برای تقویت بتن چاپ سه بعدی پیشگام هستند. این ماده گیاهی که از خمیر چوب به دست می آید، می تواند بتن را انعطاف پذیرتر و سازگار با محیط زیست کند. عثمان ای اوزبولوت، پروفسور دپارتمان عمران گفت: «پیشرفت‌هایی که هم در قابلیت چاپ و هم در اقدامات مکانیکی دیدیم نشان می‌دهد که ترکیب نانوفیبریل‌های سلولز در مواد تجاری قابل چاپ می‌تواند زودتر به شیوه‌های ساخت‌وساز انعطاف‌پذیرتر و سازگار با محیط‌زیست منجر شود». و مهندسی محیط زیست

استفاده نوآورانه از نانوفیبریل های سلولزی

ساختمان های ساخته شده از بتن پرینت سه بعدی ساخت سریع و دقیق، کاهش هزینه های نیروی کار و ضایعات کمتر را ارائه می دهند. با این حال، گزینه های فعلی مواد قابل چاپ محدود است و پایداری و دوام آنها اغلب مورد سوال قرار می گیرد. اوزبولوت توضیح داد: «ما با اهداف متناقضی روبرو هستیم. این مخلوط برای ساخت صاف باید به خوبی جریان داشته باشد، اما به یک ماده پایدار با خواص حیاتی مانند استحکام مکانیکی خوب، اتصال بین لایه‌ای و هدایت حرارتی کم سخت می‌شود.

CNF که در صنعت به دلیل خواص تجدیدپذیر و کم تاثیر آن شناخته شده است، پتانسیل قوی به عنوان یک افزودنی نشان می دهد. جریان و استحکام مکانیکی کامپوزیت های سیمانی را بهبود می بخشد. قبل از این مطالعه، تأثیر CNF بر روی کامپوزیت های چاپ سه بعدی نامشخص بود.

یافته های تحقیق

تیم اوزبولوت، از جمله Ph.D. Ugur Kilic، فارغ التحصیل، دریافت که افزودن حداقل 0.3٪ CNF به طور قابل توجهی عملکرد جریان را بهبود می بخشد. تجزیه و تحلیل میکروسکوپی پیوند بهتر و یکپارچگی ساختاری را نشان داد. آزمایش‌های بیشتر نشان داد که اجزای تقویت‌شده با CNF در برابر کشیدن، خم شدن و فشرده‌سازی مقاومت می‌کنند.

تاثیر و مسیرهای آینده

مطالعه، “اثرات نانوفیبریل های سلولز بر خواص رئولوژیکی و مکانیکی کامپوزیت های سیمانی قابل چاپ سه بعدی، به صورت آنلاین در دسترس است و در شماره سپتامبر 2024 سیمان و کامپوزیت های بتن منتشر خواهد شد. نویسندگان همکار عبارتند از نانسی سلیمان از دانشگاه A&M تگزاس – کورپوس کریستی، و احمد عمران از MIT. این تحقیق توسط موسسه محیط زیست UVA تامین مالی شده است.

برای جزئیات بیشتر، می توانید به مطالعه اینجا دسترسی داشته باشید.

منبع: eurekalert.org