3D打印玻璃與建筑有何關(guān)聯(lián)，MIT的研究人員給出了答案。

2024年9月30日，據(jù)資源庫了解，麻省理工學(xué)院（MIT）的研究團隊最近發(fā)明了一種可用于3D打印的玻璃磚，其抗壓強度可媲美混凝土磚塊。相關(guān)研究成果已發(fā)表在《玻璃結(jié)構(gòu)與工程》雜志上。

這種新型磚塊由回收玻璃制成，形狀呈“8”字型，適用于類似樂高積木的模塊化建筑體系。即使建筑物被拆除或拆解，這種玻璃磚依然可以被反復(fù)使用。展現(xiàn)出極高的可持續(xù)性和多功能性，建筑行業(yè)將這種設(shè)計理念稱為“循環(huán)建筑”。

MIT機械工程系助理教授、該研究論文的合著者凱特琳·貝克爾（Kaitlyn Becker）表示：“玻璃是一種高度可循環(huán)利用的材料。我們把它制成磚，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命到期時，可以將它拆解，重新組裝成新的建筑結(jié)構(gòu)，或者直接放入3D打印機，制成完全不同形狀的新組件。這一過程正是我們對可持續(xù)、循環(huán)建筑材料的設(shè)想。”

玻璃磚作為建筑材料，打破常規(guī)思維

建筑行業(yè)在材料生產(chǎn)、施工以及最終的拆除過程中，都會產(chǎn)生大量溫室氣體排放，對環(huán)境造成巨大影響。這種環(huán)境負擔(dān)被稱為“隱含碳”，使得建筑業(yè)成為溫室氣體的主要排放源之一，也成為推行可持續(xù)發(fā)展改革的目標領(lǐng)域。

為了大幅減少建筑領(lǐng)域的碳排放，MIT的研究人員選擇了玻璃作為材料研究對象，因為玻璃具備回收和重復(fù)利用的特點。盡管他們承認，考慮玻璃作為建筑材料有些“不合常理”，因為通常人們會聯(lián)想到玻璃制品的易碎性。

該團隊與MIT初創(chuàng)企業(yè)Evenline合作，利用其最新的玻璃3D打印機G3DP3。這款設(shè)備配備玻璃熔爐，可以將廢舊玻璃熔化成可3D打印的狀態(tài)。最終，原始玻璃被打印成了3D玻璃磚，并可逐層構(gòu)建成任何所需的形狀。

玻璃磚：輕松互鎖，抗壓強度媲美混凝土

在該項目中，團隊選擇了“8”字形設(shè)計，因為它便于模塊化變換，并且能夠像樂高積木一樣方便地互鎖。這種設(shè)計，可以很好地約束磚塊形狀，同時讓它們能被組裝成具有曲面的墻體。

在制作第一代3D打印玻璃磚時，研究人員選擇了鈉鈣玻璃，這是一種常用于吹制玻璃的材料。每塊磚的頂部都有一對圓柱凸起，使其具備了像樂高積木一樣的拼接能力，能夠被組裝成各種形狀。

在打印過程中，團隊在玻璃磚層之間加入了一種緩沖材料，避免了刮擦或裂紋的產(chǎn)生。這種緩沖材料可以在建筑拆除時去除，從而使原始玻璃可以被熔化，再制成新的磚塊或其他制品。

打印完第一批玻璃磚后，研究團隊將它們放入工業(yè)液壓機中進行抗壓測試，直至磚塊破裂。測試結(jié)果顯示，最堅固的玻璃磚（包括底部配有單獨“聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)”的磚塊）可以承受與混凝土磚相似的壓力。這意味著，這種新型玻璃磚在可持續(xù)建筑項目中具有可行性。

為了驗證他們3D打印玻璃磚的可行性，研究團隊打印了足夠數(shù)量的互鎖磚塊，在MIT的Killian Court搭建了一面“演示”弧形墻，完全由互鎖玻璃磚拼接而成。接下來，團隊計劃根據(jù)演示墻搭建和組裝過程中獲得的經(jīng)驗教訓(xùn)，嘗試構(gòu)建更大、更復(fù)雜、自支撐的玻璃磚建筑結(jié)構(gòu)。

3D打印玻璃與建筑有何關(guān)聯(lián)，MIT的研究人員給出了答案。

2024年9月30日，據(jù)資源庫了解，麻省理工學(xué)院（MIT）的研究團隊最近發(fā)明了一種可用于3D打印的玻璃磚，其抗壓強度可媲美混凝土磚塊。相關(guān)研究成果已發(fā)表在《玻璃結(jié)構(gòu)與工程》雜志上。

這種新型磚塊由回收玻璃制成，形狀呈“8”字型，適用于類似樂高積木的模塊化建筑體系。即使建筑物被拆除或拆解，這種玻璃磚依然可以被反復(fù)使用。展現(xiàn)出極高的可持續(xù)性和多功能性，建筑行業(yè)將這種設(shè)計理念稱為“循環(huán)建筑”。

MIT機械工程系助理教授、該研究論文的合著者凱特琳·貝克爾（Kaitlyn Becker）表示：“玻璃是一種高度可循環(huán)利用的材料。我們把它制成磚，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命到期時，可以將它拆解，重新組裝成新的建筑結(jié)構(gòu)，或者直接放入3D打印機，制成完全不同形狀的新組件。這一過程正是我們對可持續(xù)、循環(huán)建筑材料的設(shè)想。”

玻璃磚作為建筑材料，打破常規(guī)思維

建筑行業(yè)在材料生產(chǎn)、施工以及最終的拆除過程中，都會產(chǎn)生大量溫室氣體排放，對環(huán)境造成巨大影響。這種環(huán)境負擔(dān)被稱為“隱含碳”，使得建筑業(yè)成為溫室氣體的主要排放源之一，也成為推行可持續(xù)發(fā)展改革的目標領(lǐng)域。

為了大幅減少建筑領(lǐng)域的碳排放，MIT的研究人員選擇了玻璃作為材料研究對象，因為玻璃具備回收和重復(fù)利用的特點。盡管他們承認，考慮玻璃作為建筑材料有些“不合常理”，因為通常人們會聯(lián)想到玻璃制品的易碎性。

該團隊與MIT初創(chuàng)企業(yè)Evenline合作，利用其最新的玻璃3D打印機G3DP3。這款設(shè)備配備玻璃熔爐，可以將廢舊玻璃熔化成可3D打印的狀態(tài)。最終，原始玻璃被打印成了3D玻璃磚，并可逐層構(gòu)建成任何所需的形狀。

玻璃磚：輕松互鎖，抗壓強度媲美混凝土

在該項目中，團隊選擇了“8”字形設(shè)計，因為它便于模塊化變換，并且能夠像樂高積木一樣方便地互鎖。這種設(shè)計，可以很好地約束磚塊形狀，同時讓它們能被組裝成具有曲面的墻體。

在制作第一代3D打印玻璃磚時，研究人員選擇了鈉鈣玻璃，這是一種常用于吹制玻璃的材料。每塊磚的頂部都有一對圓柱凸起，使其具備了像樂高積木一樣的拼接能力，能夠被組裝成各種形狀。

在打印過程中，團隊在玻璃磚層之間加入了一種緩沖材料，避免了刮擦或裂紋的產(chǎn)生。這種緩沖材料可以在建筑拆除時去除，從而使原始玻璃可以被熔化，再制成新的磚塊或其他制品。

打印完第一批玻璃磚后，研究團隊將它們放入工業(yè)液壓機中進行抗壓測試，直至磚塊破裂。測試結(jié)果顯示，最堅固的玻璃磚（包括底部配有單獨“聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)”的磚塊）可以承受與混凝土磚相似的壓力。這意味著，這種新型玻璃磚在可持續(xù)建筑項目中具有可行性。

為了驗證他們3D打印玻璃磚的可行性，研究團隊打印了足夠數(shù)量的互鎖磚塊，在MIT的Killian Court搭建了一面“演示”弧形墻，完全由互鎖玻璃磚拼接而成。接下來，團隊計劃根據(jù)演示墻搭建和組裝過程中獲得的經(jīng)驗教訓(xùn)，嘗試構(gòu)建更大、更復(fù)雜、自支撐的玻璃磚建筑結(jié)構(gòu)。