瑞典查尔姆斯理工大学用酵母纤维素开发3D打印建材
2026-06-04 09:24
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维度网讯,瑞典查尔姆斯理工大学(Chalmers University of Technology)的研究人员利用面包酵母(Saccharomyces cerevisiae)和微纤化纤维素(MFC),开发出一种可用于3D打印的生物材料,旨在作为轻质室内覆层使用。

这项工作首次在可演示规模上,将酵母作为3D打印建筑材料的组分进行系统性调查。研究由该校建筑与土木工程系的Yagmur Bektas和Malgorzata A. Zboinska领导,合作方包括该校生命科学系、化学与化学工程系以及芬兰阿尔托大学(Aalto University)的同行。

传统建筑材料(砖、混凝土、玻璃和塑料)占全球原材料消耗的30%,并产生33%的固体废物。此前生物基材料的研究多集中于大型结构材料,轻质板材领域尚属空白。面包酵母因生长快速(倍增时间90分钟)且可作为酿造工业副产品被选用,而纤维素则来自木材废料和工业纸浆,可在挤出过程中提供粘度和形状稳定性。

优化后的配方包含3%酵母溶液、13%微纤化纤维素(MFC)水溶液、1%海藻酸钠、5%甘油和水。酵母以两种形态加入:完整的烘箱灭活细胞作为填料,均质化的烘箱灭活细胞作为粘结剂。

热重分析显示,该配方在超过330°C时仍能抵抗完全热分解,研究人员认为这一特性可能对室内防火安全有积极作用。研究团队利用安装在KUKA Agilus KR10工业机器人上的压力挤出系统,制造出尺寸为20厘米×50厘米的大尺寸瓷砖。实心瓷砖设计在干燥后表面收缩率为6%,平均三维变形量为0.02毫米。他们还将17块瓷砖组装成一个垂直屏风演示装置,展示了实心、穿孔和混合孔隙率三种结构形态。

查尔姆斯理工大学研究人员从酵母开发出3D打印建筑材料

查尔姆斯理工大学研究人员从酵母开发出3D打印建筑材料

查尔姆斯理工大学研究人员从酵母开发出3D打印建筑材料

研究人员指出,在实际应用前,该材料仍需在长期耐久性、防潮性、防火性能以及瓷砖组装方法上开展进一步研究。相关成果已发表于《建筑研究前沿》(Frontiers of Architectural Research)。

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