土木与环境工程系教授 Osman Ozbulut。(图片来源：Tom Daly）
弗吉尼亚大学的研究人员通过开发一种更具可持续性的可打印水泥基复合材料，在快速发展的 3D 打印混凝土领域取得了重大进展。这种新材料将石墨烯与石灰石和煅烧粘土水泥（LC2）结合在一起，在增强强度和耐久性的同时，还能显著减少碳排放，是应对3D打印建筑领域环境挑战的有力解决方案。
“弗吉尼亚大学土木与环境工程系教授 Osman Ozbulut 说：”我们的目标是设计一种性能更好、更环保的可打印混凝土。”在 LC2 水泥中添加石墨烯为降低碳排放提供了一个独特的机会，同时还能保持 3D 打印建筑所需的强度和灵活性。”
Tuğba Baytak 和 Tawfeeq Gdeh
这项研究探讨了这种材料的流动特性、机械性能和环境影响，由弗吉尼亚大学弹性和先进基础设施实验室的博士研究员、访问学者图巴-拜塔克（Tuğba Baytak）和弗吉尼亚大学的托菲克-格德（Tawfeeq Gdeh）领导。Baytak 和 Gdeh 与弗吉尼亚交通研究委员会 (VTRC) 的研究人员合作，将石墨烯（因其出色的机械性能而闻名）应用到 LC2 水泥中，大大提高了其在 3D 打印应用中的性能。
“拜塔克说：”这种创新对未来的建筑业至关重要，我很荣幸能成为推动这一进程的团队中的一员。
研究的一个重要方面是生命周期评估（LCA），由土木与环境工程系博士后研究员蒋章帆与弗吉尼亚大学环境工程系教授 Lisa Colosi Peterson 合作完成。生命周期评估显示，与传统的可印刷混凝土混合物相比，这种石墨烯增强型 LC2 混凝土可减少约 31% 的温室气体排放。
“能够看到这种新型混凝土的全部环境足迹非常重要，”Jiang 解释说。”它不仅具有更好的机械性能，而且对环境的影响更小，与碳排放量较高的传统3D打印方法相比，3D混凝土建筑技术更具可持续性。”
Zhangfan Jiang 和 Lisa Colosi Peterson
“科洛西-彼得森说：”看到科学将我们推向更环保的建筑实践，我们很有成就感。
与 VTRC 的合作让弗吉尼亚大学的团队得以评估这种材料在交通基础设施中的潜在应用，进一步展示了它在现实世界中的潜力。”奥兹布鲁特补充说：”VTRC 的合作对于揭示这种新型混凝土的基本特性至关重要。
“Gdeh 说：”能够参与这样一个既能满足现代建筑技术要求，又能满足对更环保材料的迫切需求的项目，真是令人兴奋。
研究团队成员包括伊斯坦布尔技术大学博士研究员、弗吉尼亚大学访问学者Tugba Baytak，弗吉尼亚大学的Tawfeeq Gdeh、Zhangfan Jiang、Lisa Colosi和Osman E. Ozbulut，以及弗吉尼亚交通研究委员会的研究科学家Gabriel Arce。
文章题为 “Rheological, Mechanical, and Environmental Performance of Printable Graphene-Enhanced Cementitious Composites with Limestone and Calcined Clay”，发表在《Journal of Building Engineering》2024 期上（https://doi.org/10.1016/j.jobe.2024.110673）。
这项研究的部分经费来自弗吉尼亚大学的 3 Cavaliers Program和土耳其科学技术研究理事会（TUBITAK）。
本文来自University of Virginia School of Engineering and Applied Science，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
