新工艺将CO2转化为耐火建筑材料

2个月前 来源:科技日报 观看:34

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。RD0即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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。RD0即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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。RD0即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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。RD0即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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。RD0即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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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。RD0即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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。RD0即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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