3D打印的陀螺脚手架使得强大和热绝缘结复合材料可用于更绿色的基础设施
Deepak Sharma1, Hortense Le Ferrand2,3,4,5
1School of Mechanical and Aerospace Engineering, Nanyang Technological University, 50 Nanyang Avenue, Singapore, 639798, Singapore.
Nature communications
|July 2, 2025
概括
这项研究使用3D打印的脚手架开发了强大,隔热的结复合材料 (MBC). 这些可持续的生物基材料为建筑提供了增强的性能,取代了基于石油的产品.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物技术是生物技术.
- 可持续工程 可持续工程
背景情况:
- 菌结合复合材料 (MBC) 是石油基材料的可持续替代品,但往往缺乏机械强度和耐用性.
- 由于性能特性不足,现有的MBC在实际应用方面存在局限性.
研究的目的:
- 设计和开发强大的,具有增强功能性质的热绝缘MBC.
- 研究3D打印支架对MBC性能的影响.
- 为建筑行业建立一种创建先进生物基复合材料的方法.
主要方法:
- 在3D打印的由木质聚乳酸 (PLA) 制成的多孔回旋体支架上种植菌株.
- 优化脚手架的多孔性,以增强菌体的生长和复合材料的性能.
- 描述产生的MBCs的机械强度 (收益强度) 和热导率.
主要成果:
- 在3D打印的脚手架上种植的MBC表现出更好的强度和绝热.
- 对于50%多孔性的MBC,观察到的收益强度为7.29 ± 0.65 MPa.
- 在90%的多孔性MBC中实现了0.012W/mK的导热率,在70-90%的多孔性时最大强度的改善.
- 观察到增强的耐火性和耐久性,这取决于脚手架的设计.
结论:
- 整合3D打印,脚手架设计和菌株生长,可以创建高性能MBC.
- 这些先进的生物基复合材料具有很大的潜力,可以取代建筑中的常规,造成污染的材料.
- 开发的方法为生产功能性建筑材料提供了一个可持续的途径.
