30、建筑材料创新：从纤维素生物材料到生物发光细菌的3D打印应用

建筑材料创新：从纤维素生物材料到生物发光细菌的3D打印应用

在当今资源日益稀缺的时代，建筑和设计领域正迫切地重新审视材料的使用方式。新的概念框架促使我们将生物基材料范式视为灵感来源、合作伙伴或技术平台，从而推动了生物制造工艺的发展。本文将介绍两项前沿的研究，一是基于纤维素的生物材料在建筑规模上的增材制造，二是利用生物发光细菌进行3D打印以构建生物发光微建筑。

纤维素基生物材料的增材制造

纤维素和壳聚糖是世界上储量丰富的材料，具有生物可降解和可再生的天然特性。研究表明，通过添加特定的添加剂，可以增强或优化其机械性能，使其在建筑应用中具有巨大的潜力。

材料性能测试

• 可挤出性 ：这种材料的可挤出性非常好。气压驱动挤出测试显示，操作气压仅为2帕，这意味着挤出过程轻松，操作条件安全。
• 可堆积性 ：堆积性测试结果显著，堆积超过100层后仍保持高度稳定。
• 倾斜角度限制 ：材料处于湿态时，倾斜角度限制约为20度。但用热风加速水分蒸发后，角度限制显著提高。

打印参数

以一个原型为例，其高度为1米，最大倾斜角度为40°，重量为3.25千克，总路径长度为202米，喷嘴直径为4毫米，材料用量为8080立方厘米，打印时间为6小时25分钟。

综合解决方案

该研究聚焦于当今建筑行业带来的经济和自然问题，提出了将生物材料、增材制造和双向进化结构优化（BESO）相结合的解决方案。
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