最近在一篇文章发表在开放获取期刊仿生学,研究人员提出了菌丝体的制备复合材料增强与持久的建筑组件的薄木片。
研究:Wood-Veneer-Reinforced菌丝体可持续建筑复合材料组件。图片来源:Cheng Wei / Shutterstock.com
背景
建筑行业最近几十年受到了挑战,不断增长的人口和需求相关的房屋和建筑材料。亚博网站下载同时,额外的污染,能源和废物产生的生产传统的建筑材料如水泥、钢材、塑料对环境造成严重威胁。亚博网站下载
加工材料广泛应用于建筑行业生产大部分亚博网站下载温室气体(GHG)排放。自然资源枯竭和增加气候变化意识促使研究人员和企业寻找可持续的替代目前使用的材料。亚博网站下载
的4 r概念减少、再利用、再循环,和恢复正变得越来越受欢迎的行业来减少浪费,鼓励循环经济模式。越来越多工业工厂废物的生物材料可以是一亚博网站下载个可行的选择。
其中,最近引进的生物复合材料制成的菌丝体有潜力改变建筑业。亚博网站下载然而,它的低抗张力和弯曲是一种最重要的限制其在建筑行业的就业。木头,另一方面,有着悠久的历史闻名的结构强度。因为它的纤维排列,这是一个自然tension-resistant材料。
机器人光纤铺设过程与加工研究项目TETHOK-Textile构造的柳树条木建筑,卡塞尔大学。图片来源:奥兹德米尔,E et al .,仿生学
关于这项研究
在这项研究中,作者侧重于使用独特的机器人加法制造过程改善结构性能的菌丝体复合材料内部使用,将连续的木纤维纳入菌丝体的矩阵强化。
通过物理原型和测试,研究了两种方法及其有效性,优点,和局限性进行了评估。混合制备这种复合材料系统开发的方法,和样本结构测试,以了解压缩和强化复合强度的影响。
研究人员结合的好处每个材料利用菌丝体和木材单板的固有特性,以及调查的发展独特的100%生物mycelium-wood单板复合材料优越的力学性能。
压缩热量和压力,以及公司内的拓扑设计强化菌丝体矩阵,是这两种方法用于提高材料强度。这种新的复合的基本力学性能进行了物理原型结构测试。抗压强度、抗弯性能和粘结强度进行了测试样本由几个版本的单板晶格强化系统。
该团队使用灵芝和麻粗亚麻菌丝体生长,以及枫木单板强度。无钢筋样本在撤军veneer-reinforced样品相比,压缩和三点弯曲测试。钢筋接头的抗拉强度也被测试。
结合薄木片和菌丝体的潜在好处是不同的材料特性,以及建筑组件的设计和生产方法进行了讨论,并初步实验结果显示单板增援部队提高抗弯强度的影响。重点是找到策略来增加这个复合的结构体系结构的应用程序的性能,同时保持可接受的水平的声学性能。
机器人光纤铺设过程:(一个)纤维铺设方向;(b)纤维铺设方向两个;(c)完成二维晶格。图片来源:奥兹德米尔,E et al .,仿生学
观察
一个独特wood-veneer-derived mycelium-based复合材料作为绿色和可持续的替代传统建筑材料在建筑行业与合适的应用程序被成功发展。亚博网站下载两个程序提高给定的复合材料的抗弯性能相结合的压缩和拓扑设计单板晶格与压力和热量被证明是有效的。
发现表面晶格的密度和安排加固系统密不可分。一层低密度的单板晶格放置在菌丝体的中心块为轻量级块产生最好的结果。
高密度晶格和两个低密度格块的顶部和底部增加了块从大约0.17 MPa的抗弯强度为0.19 MPa,而无钢筋块的挠曲强度略低,分别为0.16 MPa和0.13 MPa。一个剪切破坏发生在样品有两个低密度晶格,可怜的弯曲强度和弹性模量。
密度板有一个低密度晶格中心遵循了同样的模式作为轻量级块和递增的挠曲强度高于两倍的无钢筋密度板,从大约10 MPa 25 MPa。相比无钢筋密度板,密度板有一个高密度晶格中心展出挠曲强度没有明显的变化。比较这两种方法时,厚板整体挠曲强度较高。
三维点阵布局研究(尺寸在毫米)。图片来源:奥兹德米尔,E et al .,仿生学
结论
总之,该研究阐明,由此产生的独特wood-veneer-reinforced菌丝体复合生物100%。加强样品最好抗弯强度,强化关节比材料本身还强。
作者强调,一个低密度的密度板钢筋晶格是最适合应用程序需要平坦的组件和较强的抗弯性能,与一个低密度和轻量级块钢筋晶格可接受对于更复杂的设计,不需要进行大量的抗弯强度。
他们提到,这项研究提供了基础材料输入系统的大规模发展,下一步是创建一个数字模型,结合材料特性、几何变化,和声学分析优化和评估不同的设计选择在一个数字计算框架。
他们也相信wood-veneer-reinforced菌丝体复合材料可能是一个潜在的环境友好型和可持续的替代传统的建筑材料与建筑应用程序。亚博网站下载
源
奥兹德米尔,E。Saeidi, N。Javadian,。,等。Wood-Veneer-Reinforced菌丝体可持续建筑复合材料组件。仿生学7 (2)39 (2022)。https://www.mdpi.com/2313-7673/7/2/39
免责声明:这里的观点是作者表达他们的私人能力,不一定代表AZoM.com T /有限的观点AZoNetwork这个网站的所有者和经营者。这个声明的一部分条款和条件本网站的使用。