科學家開發3D打印天然纖維強化冰磚結構，用于部署到寒冷地區建筑
時間：2025-06-11 09:37 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2025年6月10日，美國陸軍工程研究與發展中心（ERDC）的研究人員展示了一種利用天然纖維增強的3D打印冰的新方法。這項技術由ERDC的寒冷地區研究與工程實驗室（CRREL）和建筑工程研究實驗室（CERL）共同研發，旨在支持在傳統方法無法實施的偏遠寒冷環境中進行快速現場施工。
CRREL 研究材料工程師Kiera Thompson Towell 說道：“我們試圖利用冰雪作為這些地區豐富的自然資源，用于建造臨時的遠征建筑。開發一種利用冰雪進行 3D 打印的方法，可以根據地點和需求自動建造各種可定制的建筑結構，同時減少需要運輸到這些地區的建筑材料數量。”除了減少后勤負擔外，這種方法還具有操作和環境效益：它最大限度地減少了士兵和工作人員的寒冷暴露，降低了與寒冷相關的傷害的風險，并支持易于拆除的可持續、低影響的結構。
△利用天然纖維增強冰塊進行3D打印的新方法。圖片來自ERDC。
此次演示之后，ERDC 團隊計劃使用更大的 3D 打印系統擴大該項目，并在 CRREL 的專用冷藏室設施中繼續進行材料性能測試。
冰：3D打印創新的多功能工具
冰在3D打印中的應用并非新鮮事物。2022年，卡內基梅隆大學的研究人員開發了一種3D打印微尺度冰結構的方法，這些冰結構可用作犧牲模板，在其他部件內部形成復雜的通道。這種“由內而外”的3D打印工藝需要將水滴噴射到一個定制的平臺上，在零下31華氏度（-31°F）的溫度下凍結。然后，這些光滑、無支撐的冰雕可以浸入樹脂中固化，使其融化，留下具有復雜內部通道的部件。
據研究團隊介紹，冰3D打印技術有潛力生產出具有成熟液體或氣流管道網絡的設備，包括能夠安全、非侵入性地與患者互動的軟機器人，以及柔性電子設備和具有類似靜脈通道的仿生人體組織。2018年，中國浙江大學的研究人員推出了一種將冰與電子束技術相結合的三維納米制造新方法。這項技術被稱為冰電子束光刻（iEBL），是對傳統電子束光刻（EBL）的一項改進，后者通常涉及十多個復雜的處理步驟。相比之下，iEBL簡化了工作流程，將步驟數量減少了近一半。通過簡化制造工藝，該方法有望使更廣泛的實驗室能夠進行高分辨率三維納米制造。
另外，辛辛那提大學航空航天工程教授弗朗西斯科·西蒙內蒂和他的本科生邁克爾·福克斯介紹了一種名為低溫超聲波的新型無損檢測（NDT）方法。工藝結合了冰和超聲波，比傳統技術更有效地檢測金屬3D打印部件，為先進制造業的質量保證提供了一種有前景的替代方案。
(責任編輯：admin)
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