研究者らが建築用3Dプリント向けの環境に優しいハイドロゲル材料を開発

この投稿は Bingdunxiong によって 2024-2-12 09:36 に最後に編集されました

南極のクマの紹介:企業や研究チームがさまざまな業界向けに、より環境に優しい代替品を見つけようとしているため、持続可能な材料はますます注目を集めている分野の 1 つです。建設業界は、持続可能な開発に最も注目されている業界です。これは、この業界単独の排出量が世界で最も高いためです。建設業界は毎年、世界目標の達成に必要な建設資源の 50% を消費し、世界目標の達成に必要な建設資源の 40% を生産し、世界目標全体の 39% に相当する排出量を生み出しています。したがって、環境に優しい建築材料を見つけることが急務となっています。

△ 研究者らは、環境に優しい建設のためにナノセルロースで作られた3Dプリントハイドロゲル材料を開発した
2024年2月12日、アンタークティックベアは、スウェーデンのチャルマース工科大学とワレンバーグ木材科学センターの研究者が新しい持続可能な建築材料を開発したことを知りました。ナノセルロースと藻類から作られたハイドロゲル素材は、従来の建設方法よりもはるかに少ないエネルギーで、さまざまな建築部品を 3D プリントするために使用できます。

ナノセルロースは、組織や細胞の成長のための足場を 3D プリントする方法としてよく使用される、よく知られた生体材料です。しかし、建設分野におけるその革新的な応用が評価されるのは今回が初めてです。

△「室温乾燥セルロースナノファイバー-アルギン酸ハイドロゲルで作られた建築膜の自動3Dプリント」と題した研究が発表されました（ポータル）
この材料を使用するには乾燥させる必要があり、そのためにはナノセルロースと水の元の混合物に第3の材料を加える必要があると研究者らは述べた。藻類から構成される物質であるアルギン酸塩は、乾燥混合物にスターター構成要素に必要な柔軟性を与えるため、水性電解質の開発に重要な役割を果たします。

「私たちは初めて、ナノセルロースハイドロゲルの建築への応用を研究しました」と、チャルマース工科大学研究チームの研究著者の一人であるマルゴザタズボインスカ氏は説明します。「具体的には、設計に関連する特性に関するこれまでの知識を提供し、デジタルでカスタム設計されロボットで 3D プリントされたサンプルとプロトタイプの助けを借りて、これらの特性の調整可能性を実証しました。」

△これらの製品は、環境に有害な化石ベースのソリューションに代わる、さまざまな新しいバイオベースの持続可能な内装建築システムに適用できます。ハイドロゲルに使用されるナノセルロースは、自然界のさまざまな場所から持続的に入手でき、プラスチックの明らかな代替品です。プラスチックに対抗できる環境に優しい素材としては、ナノセルロースが豊富にあります。マルゴザタ・ズボインスカ氏は次のようにコメントしている。「研究で使用したナノセルロースは、林業、農業、製紙工場、農場から得ることができます。この意味で、非常に豊富な材料です。」

△持続可能で環境に優しい材料に加えて、チームはより省資源の3Dプリント技術も使用しています。彼女は次のように付け加えました。「3Dプリントは非常に省資源の技術です。鋳型や鋳造などの他のものを使わずに製品を製造できるため、部品が少なくなります。また、エネルギー効率も非常に優れています。私たちが使用するロボット3Dプリントシステムは、熱を使用せず、空気圧のみを使用します。室温でのみ作業するため、多くのエネルギーを節約できます。」

建設分野におけるこの材料の主な用途としては、間仕切り、シャッターまたはパネル、建物の壁装材、タイル張りなどがあります。「デザイン研究者や建築家は、これらの特定の材料を利用して、機能的かつ美的に美しい製品を作るためのデザイン手法を模索しています」とズボインスカ氏は言う。「これらの新しい材料は、より環境に優しい未来のための協定であるヨーロッパの『グリーンディール』に向けた重要な一歩です。この協定では、より資源効率の高い建物や、材料の再利用とリサイクルの増加を求めています。」

研究者たちは、これらの新素材が将来、より大規模な建設プロジェクトに利用できるようになることを期待している。

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