跑鞋材料激发3D打印设计，保护建筑物免受冲击破坏

一种用于跑鞋和记忆泡沫枕头的材料激发了一种3D打印产品的设计，它可以帮助保护建筑物免受碰撞损害和其他高冲击力的影响，即一辆以60公里/小时速度行驶的汽车。

昆士兰大学材料科学中心和昆士兰大学土木与环境工程学院的Tatheer Zahra博士发表在《智能材料与结构》上，他使用现成的生物塑料来打印3-D几何形状，模仿辅助材料的行为。

辅助材料在拉伸时不会变平，在压缩时不会隆起，而是在所有方向上同时膨胀或收缩，这使它们具有高度的能量吸收能力和抗负荷能力。

但现有的商业辅助材料价格昂贵，而且在当地无法买到，所以博士设计了能实现相同行为的几何形状。

Zahra博士说，3D打印辅助几何形状有可能取代复合材料中的钢和纤维增强聚合物网加固，也可以作为一种灵活和广泛适用的保护墙。

能量吸收功能相当于在一个完整的建筑墙面上安装一个20毫米厚的增强复合材料保护层，可以抵御一辆以60公里/时速度行驶的汽车的冲击力。

不仅如此，博士说，对砖石墙的保护特别重要，因为它是大多数商业和住宅建筑的重要组成部分。砖石是一种非常便宜的材料，它与木材或钢材相比有更好的防火性能，但它的砂浆连接处会削弱整体结构强度。如果将辅助几何形状嵌入到砂浆中，制成保护性的复合材料，也能延长结构的寿命。

经过实验室规模的验证，Zahra博士现在的目标是在QUT Banyo试验工厂的全规模砌体和混凝土结构上测试这些设计。

三维打印还将使我们能够改变材料、尺寸或几何形状的设计，以适应不同的结构和负载要求。此外，生物塑料为纤维增强塑料或其他非生物降解聚合物提供了更可持续的低碳排放替代品。这也比使用现有的辅料织物更具成本效益，因为辅料织物的价格可能高达每平方米400美元，而且不能生物降解。

该研究论文题为"Behaviour of 3D Printed Re-entrant Chiral Auxetic (RCA) Geometries under In-Plane and Out-of-Plane Loadings"，已发表在《智能材料与结构》期刊上。主要作者为Tatheer Zahra。

前瞻经济学人APP资讯组

参考资料：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-665X/ac2811