Ученые из Университета Колорадо в Боулдере нашли способ упростить 3D‑печать конструкций из природных материалов — глины и песка. Они вдохновились тем, как животные строят свои жилища: термиты возводят муравейники, осы — гнезда, а сотовидные черви — рифоподобные структуры. В природе организмы используют биополимеры — молекулы‑клеи, часто содержащиеся в слюне, — чтобы скреплять почву и глину.
Исследователи протестировали пять биополимеров, которые обычно применяют в пищевой промышленности. Выяснилось, что альгинат натрия (его добавляют, например, в мороженое) меняет электрические заряды на частицах глины — из‑за этого они отталкиваются друг от друга, как одноименные полюса магнитов. Благодаря этому материал остается во взвешенном состоянии и легко проходит через сопло 3D‑принтера.
Ученые подобрали оптимальную рецептуру: к природной земле добавили всего 0,12% альгината натрия. Полученный материал стал на 25% прочнее обычной земли и позволяет печатать на 33% быстрее. С его помощью команда напечатала стену толщиной 8 мм, которая оставалась стабильной даже при наклоне на 60 градусов (это круче, чем наклон Пизанской башни).
Открытие поможет использовать местные ресурсы — глину и песок — для строительства по всему миру. Кроме того, методика позволит перерабатывать строительные отходы (например, выкопанную при рытье фундаментов землю) вместо того, чтобы вывозить их на свалки. Земля в зданиях может регулировать влажность, поглощать загрязнители и служить теплоизолятором: сохранять прохладу летом и тепло зимой.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, как сделать 3D-печать домов массовой технологией.
