美国普渡大学Jeffrey P. Youngblood教授团队联合多家科研机构，在国际期刊《Nature Communications》上发表研究，提出纤维素纳米纤维(CNF)与石灰石填料(LF)协同改性策略，用于开发高性能低碳3D打印混凝土。

该项研究针对3D打印混凝土长期面临的流变性能调控矛盾——即材料需同时满足挤出时的低粘度与成型后的高屈服应力。研究结果显示，仅掺入0.3%的纤维素纳米纤维，并搭配29%石灰石填料替代水泥，即可使材料静态屈服应力提升1213%、储能模量提升255%、临界应变提升542%，同时对粘度仅产生温和影响。

微观结构分析表明，石灰石填料通过成核效应加速水泥水化，促进早期刚度与结构增长率提升;纤维素纳米纤维则通过与水泥颗粒的胶体静电相互作用，实现静态屈服应力的量级式增长。二者协同作用，无需依赖大量化学外加剂即可满足3D打印的流变性能要求。纤维素纳米纤维同时通过微裂纹桥接、基体粘结等机制增强硬化体力学性能，可完全抵消高掺量石灰石填料带来的水泥稀释效应，实现40%水泥替代率下抗压、抗折性能不降低。

多尺度3D打印试验验证了该材料体系的工程适用性。大尺度机械臂3D打印可实现78层稳定成型，性能优于两款市售商用3D打印混凝土材料。技术经济分析与从摇篮到大门的全生命周期评价结果显示，该体系材料最低售价降低12.1%，全球变暖潜值降低34.4%，纤维素纳米纤维在现有3D打印混凝土外加剂中展现出较高的静态屈服应力改性效率与较低成本。