快速建造能力在自然灾害后快速搭建庇护所和建筑方面尤为有用。

面对人口的快速增长，尤其是全球住房危机的加剧，寻找可持续的解决方案已变得十分紧迫。

近年来，增材制造（即3D打印）已成为解决建筑难题的一种可持续方法。

如今，美国俄勒冈州立大学的研究人员开发出一种绿色的、基于粘土的建筑材料，这可能使即时3D打印房屋成为未来可行的现实。

实现即时强度的化学反应

水泥是混凝土中的关键粘结材料，但它带来了严重的环境问题。全球大约8%的二氧化碳排放源自水泥生产。

生产水泥所需的大型工业窑炉需要将材料加热至超过2552华氏度（1400摄氏度），消耗大量化石燃料能源。

此外，混凝土缓慢的固化过程 —— 可能需要长达28天才能达到完全结构强度 —— 严重限制了建设项目的速度。

由助理教授德文·罗奇和博士生尼古拉斯·贡萨尔维斯领导的俄勒冈州立大学团队着手应对污染和时间这一双重挑战。

这项研发涉及一种基于粘土的"墨水" —— 与常见材料混合 —— 并利用被称为"前沿聚合"的化学过程。

有趣的是，由于使用了一种基于丙烯酰胺的粘结剂，该材料在从打印机中挤出的瞬间即可固化。这种快速固化特性使其甚至能够在无支撑的开口（如门框或窗框顶部）进行打印。

"打印后的材料立即具有3兆帕的可建造强度，使得建造多层墙体和像屋顶这样的独立悬垂结构成为可能，"俄勒冈州立大学工程学院机械工程助理教授罗奇说。

罗奇补充道："仅需三天，其强度就能超过住宅结构混凝土所需的17兆帕，而传统水泥基混凝土则需要长达28天才能达到。"

这个更快的时间线，击败了标准水泥达到相同稳定性所需的数周甚至数月时间。

更小的环境足迹

除了速度之外，这种材料的环境足迹也小得多。它主要由易得的土壤、大麻纤维、沙子和生物炭组成。

生物炭是一种富碳物质，通过在低氧条件下加热有机废弃物（如木屑）制成，能有效封存碳。

这种生物混凝土用本质上源于泥土且生产碳强度较低的材料，替代了大部分高能耗的水泥。

值得注意的是，这种材料能以多种方式发挥作用，特别是在为灾区快速提供庇护所方面证明其特殊价值。

"特别是随着破坏性自然灾害频发，我们需要能够快速建造庇护所和其他建筑 —— 而且我们可以使用一种易于获取且排放相对较少的材料来实现，"罗奇说。

这项研究已经规划了清晰的前进道路。虽然目前的直接成本仍高于标准混凝土，但该团队正致力于降低其价格。

此外，下一步工作包括遵循美国材料与试验协会的标准，以确保安全并获得监管批准。

这种基于粘土的材料可能引领一个未来：房屋不仅能被快速打印，而且对地球的损害将显著减少。

该项研究已发表在《先进复合材料与杂化材料》期刊上。

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