南加大研发新工艺:捕获CO2制造耐火建材,引领绿色建筑革命
AI导读:
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并制造耐火建筑材料的新工艺。新材料具有极佳的机械强度和耐火能力,且能自我修复,全生命周期碳足迹为负值,对减少全球碳排放具有重要意义。
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,为绿色建筑领域带来了革命性的突破,为研发负碳建筑开辟全新路径。相关研究成果已发表于最新一期《先进制造》杂志。
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。受此启发,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,展现出极佳的机械强度和耐火能力。
测试显示,新材料在高温下能释放少量CO2形成阻燃屏障,实现灭火效果。此外,新材料还具有自我修复能力,只需接通低压电源即可通过电化学反应修复裂纹。模块化的设计也让新材料能像搭积木般组装成大型建筑构件,具有极高的实用性。
与现有碳捕获技术相比,新方法不仅成本更低,而且效率更高。它能让捕获的碳“变身”为防火建筑材料,实现碳的负排放。全生命周期评估结果显示,该新材料的碳足迹为负值,对减少全球碳排放具有重要意义。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的新范式。
(文章来源:科技日报)
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