Исследователи из Университета штата Орегон разработали быстротвердеющую, экологически чистую альтернативу бетону, которую, как они надеются, когда-нибудь можно будет использовать для быстрой 3D-печати домов и объектов инфраструктуры.

Известная также как аддитивное производство , 3D-печать уже используется для решения таких строительных проблем, как глобальный жилищный кризис, возникший в то время, когда население Земли приближается к 8,5 миллиардам человек.

Однако на цемент, связующее вещество в бетоне, приходится около 8% выбросов углекислого газа на планете, а время затвердевания бетона, которое может составлять несколько дней, и необходимые структурные опоры могут тормозить ход строительных проектов.

Как работает новый материал

Новый материал на основе глины, разработанный Девином Роучем, Николасом Гонсалвесом и их коллегами из Университета штата Орегон, затвердевает при выдавливании из принтера благодаря связующему веществу на основе акриламида, которое вступает в химическую реакцию, известную как фронтальная полимеризация. Материал можно печатать даже поверх незакрепленных щелей, например, по верхнему краю дверного или оконного проема.

«Напечатанный материал обладает прочностью 3 мегапаскаля сразу после печати, что позволяет возводить многослойные стены и отдельно стоящие навесы, например, крыши», — сказал Роуч, доцент кафедры машиностроения Инженерного факультета Университета штата Огайо. «Он превосходит прочность, требуемую для бетона для жилых зданий, в 17 мегапаскалей всего за три дня, в то время как для традиционного бетона на цементной основе требуется целых 28 дней».

А поскольку новый материал в основном состоит из почвы, пропитанной конопляными волокнами, песком и биоуглем — богатым углеродом материалом, получаемым путём нагревания древесной щепы и другой органической биомассы в условиях низкого содержания кислорода, — его воздействие на окружающую среду значительно меньше, чем у бетона. Связующее вещество бетона, цемент, производится в промышленных печах при температуре более 1400 °C в результате реакций с выделением углерода, обычно с использованием энергии, получаемой при сжигании ископаемого топлива.

Воздействие на окружающую среду и будущие шаги

«Я невероятно горжусь нашей инновационной, междисциплинарной командой, которая создала материал, способный изменить жизнь людей во многих отношениях», — сказал Роуч. «Особенно учитывая частоту разрушительных стихийных бедствий, нам необходимо быстро строить укрытия и другие сооружения — и мы можем сделать это, используя легкодоступный материал, производство которого связано с относительно небольшими выбросами».

«В настоящее время наш материал стоит дороже стандартного цементного бетона, поэтому нам нужно снизить цену», — сказал Роуч. «Прежде чем его можно будет использовать, нам также необходимо провести стандартные испытания Американского общества по испытаниям и материалам и подготовить отчёт, который профессиональные инженеры смогут рассмотреть и одобрить, если его предложат для использования в строительных проектах».