2020年第1期,总第018期

以骨骼为灵感的3D打印建筑材料

你可能不会认为骨头是建筑物,但研究人员会。来自康奈尔大学、普渡大学和凯斯西储大学的研究小组认为,通过研究骨骼的内部结构,他们能够3D打印出更坚固的房屋和建筑材料。

“骨头是一栋建筑,”普渡大学教授Pablo Zavattieri说。“柱子承担大部分的荷载,横梁连接柱子。我们可以从这些材料中学习,为建筑和其他结构创造更坚固的3D打印材料。”

研究人员发现,骨骼中的“梁”提供了比之前理解的更多的刚度和强度。这些梁也被称为骨小梁,在骨头中形成垂直的板状支柱和水平的杆状支柱。在Proceedings of the National Academy of Sciences上发表的一项研究中,他们提出,是水平支柱增加了骨骼的疲劳寿命。

他们认为,采用类似骨骼内部结构设计的3D打印建筑材料可能为建筑会带来更好的耐用性。为了验证这一理论,Zavattieri的实验室设计了结构类似骨小梁的3D打印聚合物。

力学分析模拟发现,水平支撑越厚,聚合物承受载荷的时间越长。因为加厚支柱并不会显著增加聚合物的重量,该团队认为类似骨骼的3D打印聚合物可以用于制造弹性的、轻质的建筑材料,这对未来利用3D打印构建耐用轻质建筑起到了重要作用。

转自Engadget:https://www.engadget.com/2019-12-06-bones-inspire-stronger-building-materials.html