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3D新聞

火星殖民并不遙遠(yuǎn):可3D打印的火星混凝土問(wèn)世

星之球激光 來(lái)源:天工社2016-01-13 我要評(píng)論(0 )   

看起來(lái)火星已經(jīng)成為美國(guó)宇航局(NASA)的頭號(hào)目標(biāo)任務(wù),而且他們考慮得相當(dāng)長(zhǎng)遠(yuǎn)而周全:不僅僅要完成一次往返履行,而且準(zhǔn)備在那

看起來(lái)火星已經(jīng)成為美國(guó)宇航局(NASA)的頭號(hào)目標(biāo)任務(wù),而且他們考慮得相當(dāng)長(zhǎng)遠(yuǎn)而周全:不僅僅要完成一次往返履行,而且準(zhǔn)備在那里待更長(zhǎng)的時(shí)間。這也是NASA在去年發(fā)起設(shè)計(jì)火星居所挑戰(zhàn)賽的原因。此次比賽的頭獎(jiǎng)于20159月份被授予了一個(gè)完全用冰3D打印火星房屋的設(shè)計(jì)方案。不過(guò)如今來(lái)自美國(guó)西北大學(xué)的研究人員已經(jīng)找到了更加可行的替代材料:一種完全用火星上的材料制成的可3D打印混凝土。

這種混凝土,使用的并不是我們常見(jiàn)的碎石、水泥和水——這些火星上并不常見(jiàn)。相反研究人員名使用的是礫石骨料和一種特殊的粘結(jié)劑——也就是熔硫,后者在這顆紅色星球上十分豐富。

 

研究團(tuán)隊(duì)使用氧化硅、氧化鋁、氧化鐵和氧化鈦模擬出的火星土壤。

 

據(jù)了解,完成這項(xiàng)發(fā)明的是西北大學(xué)McCormick工程學(xué)院的副教授Gianluca Cusatis和他的團(tuán)隊(duì)。據(jù)Cusatis稱,這種特殊的混凝土混合物具有一些顯著的優(yōu)勢(shì),而這些特點(diǎn)無(wú)疑也會(huì)吸引那些正在尋求在地球上3D打印房屋的創(chuàng)新者們。比如當(dāng)下的混凝土往往需要28個(gè)小時(shí)才能凝固,而這種新的混凝土只需兩到三個(gè)小時(shí)即可凝固,這使它非常適合3D打印技術(shù)。另外它也非常耐腐蝕,強(qiáng)度是典型的硫磺混凝土的兩倍多。研究人員們認(rèn)為,這種材料的強(qiáng)度足以在火星上建造摩天大廈(火星的重力也被考慮在內(nèi))。盡管這種材料的確切強(qiáng)度仍然有點(diǎn)神秘,它可能來(lái)自于細(xì)小的火星土壤顆粒,結(jié)合了土壤與硫磺發(fā)生的一種化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果。事實(shí)上,當(dāng)這種混凝土斷裂之后,再將其重新熔化、重新鑄造,它會(huì)變得強(qiáng)度更高——這有可能是顆粒度進(jìn)一步減小的緣故。

 

火星上的硫磺顆粒(左),比地球上的要小得多

而且,這種混合也使其材料的效率 更高。“典型的硫磺混凝土主要使用沙子,它是惰性的,只是填料。”Cusatis解釋道:“而在我們的火星混凝土,其中的硫磺不只是粘合劑,它還能夠與火星土壤中的礦物發(fā)生反應(yīng)。這就完全改變了整個(gè)結(jié)果。”Cusatis的團(tuán)隊(duì)專門針對(duì)這一有趣的材料撰寫了一篇論文發(fā)表在了《Construction and Building Materials》雜志上,該論文的第一作者是前博士生和Cusatis的前研究員Roman Wendner。

不過(guò),可能有朋友會(huì)問(wèn)了:既然這種材料這么好,為什么我們不在地球上使用使用這種材料?實(shí)際上,在地球上也有硫磺混凝土存在,只不過(guò)使用的不多。因?yàn)樗幸粋€(gè)主要的限制:對(duì)火和熱非常敏感。它的熔點(diǎn)只有115.2攝氏度,這就使大樓根本經(jīng)受不住一點(diǎn)火災(zāi)。“它的防火性能是一個(gè)問(wèn)題。”Cusatis,“但是如果是首次殖民的話,火災(zāi)就不是問(wèn)題,主要的問(wèn)題是如何讓建筑更加安全耐用,并且在隕石沖擊中存活下來(lái)。”不過(guò),他們也正在研究更多的方法,希望能夠使這種材料更加防火、防爆。

 

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3D打印混凝土火星
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