來自深海的啟發,以龍蝦殼 3D 列印出更堅固混凝土

作者 | 發布日期 2021 年 01 月 25 日 17:20 | 分類 材料、設備 , 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


棲息在海底海床的蝦蟹蚌類是怎麼抵抗龐大水壓的,他們的殼又藏著怎樣的優點?最近澳洲科學家受到龍蝦殼啟發,以 3D 列印製造出更堅固、更有耐用的創新混凝土。

就如同在杜拜出現的 3D 列印辦公室、荷蘭的 3D 列印房屋,透過列印任何三維物體,3D 列印能大幅降低建築成本,更自由地打造建築模型與材料,澳洲皇家墨爾本理工大學(RMIT University)首席研究員 Jonathan Tran 就表示,3D 列印和積層製造(Additive Manufacturing)可有效提高建築業的效率和創造力。

在該研究中,RMIT 透過探索不同的印刷方式與 3D 列印混凝土結構的關係,首次在 3D 列印中實現這項生物啟發概念。Tran 表示,諸如龍蝦外骨骼等具備高性能結構的天然材料,基本上都是經過數百萬年的演化而來,若能模仿箇中關鍵優勢,就能習得自然界頗為新穎的技術。

團隊早前的研究已發現,在混凝土混合物中添加 1-2% 、6 公厘長的鋼纖維可以減少混凝土的缺陷和孔隙度,提高混凝土強度,同時鋼鐵纖維還幫助混凝土盡快硬化避免變形,打造更牢靠的結構,而以此為基礎,再用龍蝦殼內部的螺旋圖案為靈感,列印出試片。

(Source:RMIT

最後再與其他正交性(cross-ply)、 準等向性疊層板(Quasi-Isotropic)與傳統單向式圖案比較,結果發現,與單向式相比,強度都有所提高,但由龍蝦殼為靈感的螺旋樣式在性能方面拔得頭籌,最有機會支撐起複雜的 3D 列印混凝土結構,龍蝦殼結實且彎曲的結構可以幫助科學家打造更堅固的拱形、流線或扭曲的結構。

團隊指出,目前研究還處於早期階段,還需要進一步研究測試,但初步結果顯示,這條路是可行的。

(首圖來源:pixabay

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