Испечатете куќа за викенд: Иновативен материјал постигнува цврстина со рекордна брзина

Заборавете на чекање од 28 дена бетонот да достигне целосна цврстина. Тим истражувачи од Државниот универзитет во Орегон претстави иновативен материјал на база на глина, кој ги менува правилата на играта – не му е потребен цемент, а ѕидовите стојат сами штом ќе излезат од печатачот.

Градежната индустрија со децении се соочува со два големи предизвици: Како да се намали огромниот јаглероден отпечаток на цементот и како да се забрза процесот на градење, кој често е попречен од бавните циклуси на сушење на материјалот.

Одговорот се чини дека лежи во комбинацијата на древен материјал и најсовремена хемија.

Во најновото истражување објавено во списанието Advanced Composites and Hybrid Materials тим научници детално го опишали новиот метод за 3Д печатење на одржлива инфраструктура со употреба на брзо стврднувачка глина со био-адитиви.

Ова не е само уште еден лабораториски експеримент – станува збор за материјал кој нуди структурни својства споредливи со стандардниот бетон, но со драстично поголема брзина на изведување на работите.

Тајната е во „фронталната полимеризација“

На традиционалниот бетон му се потребни денови, дури и недели за да се стврдне. Новиот материјал користи паметна хемија. Истражувачите развиле врзивно средство базирано на акриламиди кое овозможува процесот на стврднување да се одвива речиси моментално, уште кога материјалот излегува од млазницата на печатачот.

Клучниот механизам се нарекува „термално иницирана фронтална полимеризација“. Едноставно кажано, ова значи дека материјалот се загрева при самото истиснување, што поттикнува хемиска верижна реакција.

Резултатот? Слоевите можат да се печатат еден врз друг без пауза, бидејќи долниот слој веднаш станува доволно цврст за да ја издржи тежината на оној над него.

Оваа технологија решава една од најголемите главоболки кај 3Д печатењето на бетон – деформацијата на свежите слоеви. Кај новиот глинен „бетон“, ѕидовите остануваат стабилни и прецизни веднаш по печатењето.

Снага што парира на станбените стандарди

Често се поставува прашањето дали еколошките материјали можат да издржат реални оптоварувања. Според податоците од студијата, одговорот е потврден.

Истражувачкиот тим, предводен од Nikolaso A. Gonsalves и неговите колеги, спровел ригорозни тестови за компресија. Резултатите се импресивни:

• Моментална цврстина: Веднаш по полимеризацијата (печатењето), материјалот достигнува цврстина од околу 3 MPa. За споредба, обичниот бетон во таа фаза течен или полутечен (ефективно 0 MPa).
• Конечна цврстина: По само три дена, цврстината расте на над 17 MPa. Тоа е целосно во согласност со барањата за станбена изградба и инфраструктура.

Оваа брзина на зголемување на цврстината овозможува нешто претходно било незамисливо – печатење структури што премостуваат празен простор (како горните рабови на прозорците или вратите) без потреба од потпорни скелиња или оплати.

Одржливоста како императив: Збогум на цементот?

Можеби најважниот аспект на оваа иновација е еколошкиот. Познато е дека производството на цемент, клучна состојка на конвенционалниот бетон, генерира околу 8% од вкупните емисии на CO₂ во светот.

Новиот материјал го елиминира цементот од равенката. Наместо на него, се потпира на глина, материјал кој е широко достапен и ефтин, и полимерни врзива.

Дополнително, истражувањето нагласува употреба на био-базирани адитиви, што дополнително го намалува влијанието врз животната средина.

Што значи ова за иднината на градилиштата?

Ако оваа технологија се примени во пошироко размери, градилиштата на иднината би можеле да изгледаат сосема поинаку. Наместо шума од потпори, оплата и недели чекање бетонот да „созрее“, 3Д печатачите би можеле да подигаат објекти за неколку часа или денови.

Можноста за „печатење на барање“ (on-demand fabrication) значи дека куќите, па дури и инфраструктурата во итни ситуации (како што се засолништата по непогоди), би можеле да се градат со рекордна брзина.

Истражувачите од Универзитетот во Орегон веруваат дека методите развиени во оваа работа покажуваат огромен потенцијал за брза и одржлива градба, отворајќи ја вратата кон нова ера во градежништвото каде што брзината не е на сметка на квалитетот или екологијата.