Исследователи Колорадского университета в Боулдере выявили, что альгинат натрия — вещество, которое используется в производстве мороженого — позволяет повысить эффективность 3D-печати строительных материалов из натурального грунта.

В ходе экспериментов учеными было протестировано пять различных биополимеров, включая гуаровую камедь, камедь рожкового дерева и ксантановую камедь. При добавлении альгината натрия в глину и песок материалы сохраняют стабильность при прохождении через сопло принтера благодаря изменению электрических зарядов на частицах, которые начинают отталкиваться друг от друга.

Команда установила оптимальное количество добавки. Для земли из гранитного карьера в Голден, штат Колорадо, потребовалось всего 0,12 процента альгината натрия. Полученная композиция показала прочность на 25 процентов выше, чем необработанный материал, и печаталась на 33 процента быстрее.

При использовании найденной формулы были напечатаны стеновые конструкции толщиной 8 миллиметров, которые сохраняли устойчивость при наклоне в 60 градусов. Для сравнения, известная Пизанская башня имеет угол наклона существенно меньший.

Результаты исследования могут найти практическое применение в строительстве. При выполнении земляных работ, включая рытье фундаментов и подвалов, образуется значительное количество грунта, который обычно отправляется на свалки. Новый метод позволит переиспользовать эти отходы непосредственно на строительной площадке для создания конструкционных элементов.

Глина в составе стен положительно влияет на микроклимат помещений, регулируя влажность и поглощая загрязнения из воздуха. Материал также обладает теплоизолирующими свойствами.

Авторы работы отмечают, что поскольку глина и песок распространены по всему земному шару, разработанный подход может быть применен в строительстве различных регионов с использованием местных ресурсов. Статья опубликована в журнале Nature Communications.

Источник: Tech Xplore