中国科技报 03月27日 02:13
[国 际] 新工艺将CO2转化为耐火建筑材料
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美国南加州大学的研究团队受珊瑚礁的启发,研发出一种创新的方法,能够从大气中捕获二氧化碳并将其转化为耐火的建筑材料。该技术利用3D打印技术复刻珊瑚的有机结构,通过电化学反应将二氧化碳转化为碳酸钙,填充在聚合物支架的孔隙中,形成坚固耐用的复合材料。这种材料不仅具有优异的机械性能和耐火性,还能在高温下释放少量二氧化碳形成阻燃屏障,并具备自我修复能力。由于建筑行业碳排放量巨大,这项技术的商业化有望推动绿色建筑的革新。

🪸研究团队受珊瑚造礁的启发,通过模仿珊瑚吸收二氧化碳并形成碳酸钙的原理,开发出一种新的建筑材料制造工艺。

💡该工艺采用3D打印技术构建具有多孔结构的聚合物支架,并将其浸入氯化钙溶液中。当向溶液中通入二氧化碳时,会发生反应形成碳酸钙,填充支架孔隙。

🔥测试结果表明,这种新型复合材料具备优异的机械强度、断裂韧性和耐火性。在高温下,碳酸钙会释放少量二氧化碳,形成阻燃屏障,起到灭火作用。

♻️这种材料还具备自我修复功能,只需接通低压电源即可修复裂纹。模块化设计使其能像积木一样组装成大型建筑构件。

✅与传统的碳捕获技术不同,该方法将捕获的二氧化碳转化为有用的建筑材料,实现负碳排放。全生命周期评估显示,该材料的碳足迹为负值。

    科技日报北京3月26日电 (记者刘霞)美国南加州大学研究团队受珊瑚造礁启发,研发出可从大气中捕获二氧化碳(CO2)并制造耐火建筑材料的新工艺,为研发负碳建筑开辟全新路径。相关论文发表于最新一期《先进制造》杂志。

    珊瑚虫群落的生存智慧令人惊叹。这些微小生物通过吸收海水中的钙和二氧化碳,分泌碳酸钙构筑起坚固的珊瑚礁。

    研究团队运用仿生学原理,采用3D打印技术,复刻出珊瑚的有机架构。他们先制备出具有多孔结构的聚合物支架,经导电涂层处理后接入电化学电路,再将其浸入氯化钙溶液内。当向溶液中加入CO2时,其会水解成碳酸氢根离子,并与溶液中的钙发生反应形成碳酸钙。碳酸钙会逐渐填满3D打印聚合物支架的孔隙,最终形成致密的聚合物复合材料。

    测试结果显示,这些聚合物复合材料展现出极佳的机械强度、断裂韧性和耐火能力。研究团队解释称,遇到高温时,碳酸钙矿物会释放出少量CO2,形成阻燃屏障,从而发挥灭火作用。此外,如果材料出现裂纹,只需接通低压电源即可通过电化学反应实现自我修复。模块化的设计也使新材料能像搭积木般组装成大型建筑构件。

    现有碳捕获技术往往侧重于储存CO2或将其转化为液体物质,但这些方法既昂贵又低效。新方法可让捕获的碳“变身”为防火建筑材料。全生命周期评估结果显示,制造出的新材料的碳足迹为负值。鉴于建筑材料和建筑物碳排放量约占全球碳排放量的11%,该技术商业化后或将重塑绿色建筑新范式。

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