青島農(nóng)業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院在建筑材料3D打印方面取得重要進展

2022年，青島農(nóng)業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院青年教師陳明旭博士在建筑材料3D打印方向取得重要進展，作為第一和通訊作者在中科院一區(qū)、Top期刊《Additive manufacturing》（IF=10.998）發(fā)表題為“Rheology and shape stability control of 3D printed calcium sulphoaluminate cement composites containing paper milling sludge”的重要研究成果。該期刊主要刊登智能制造方面最新科研成果，學(xué)術(shù)影響力在工程制造（Engineering: Manufacturing）領(lǐng)域排名第一。青島農(nóng)業(yè)大學(xué)為第一作者和通訊作者單位。

增材制造或3D打印技術(shù)由于具有設(shè)計自由、施工周期快等優(yōu)點，已初步應(yīng)用于土木與結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的制造方法相比，3D打印技術(shù)無需借助模板，通過擠出系統(tǒng)即可制備三維實體結(jié)構(gòu)。而對于膠凝材料而言，這種技術(shù)要求打印材料漿體具有可控的可打印性，包括可擠出性、可建造性和建造時間等，以精確構(gòu)建三維結(jié)構(gòu)。

該成果針對水泥基3D打印材料打印結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定和流變性能難以調(diào)控等技術(shù)難題，通過在硫鋁酸鹽水泥基材料中引入固體廢棄物（造紙污泥），采用旋轉(zhuǎn)和震蕩剪切方式并利用其材料特性調(diào)控打印漿體的流變性能來降低打印變形，精確控制打印結(jié)構(gòu)。研究表明，打印漿體的觸變性能是影響打印結(jié)構(gòu)建立的關(guān)鍵因素，并揭示了漿體從線性粘彈區(qū)到非線性粘彈區(qū)內(nèi)流動狀態(tài)及結(jié)構(gòu)變形的影響機制。同時，將固體廢棄物應(yīng)用于建筑材料中，實現(xiàn)碳封存，有利于促進固體廢棄物的資源化利用，為實現(xiàn)3D打印可持續(xù)綠色建筑材料和景觀材料奠定基礎(chǔ)。

陳明旭，工學(xué)博士，2021年入職青島農(nóng)業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，研究方向為混凝土3D打印、固體廢棄物資源化利用。近年來，圍繞建筑材料3D打印方向以第一作者在《Composites Part B-Engineering》、《Additive Manufacturing》、《Construction and Building Materials》等學(xué)術(shù)期刊發(fā)表SCI論文10余篇，授權(quán)發(fā)明專利8項。該研究得到了國家自然科學(xué)基金面上項目的資助。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.addma.2022.102781



來源：青島農(nóng)業(yè)大學(xué)