采用绿色材料的3D可打印砂浆：基于纳米纤维素的可持续解决方案

《European Journal of Environmental and Civil Engineering》：3D printable mortars with green materials: sustainable solutions with nanocellulose

本研究利用环境中丰富的Cladophora藻类提取纤维素纳米纤维（CNF）及商用纳米纤维素晶体（CNC）和welan胶（WG），制备了3D打印用砂浆。结果表明，CNF显著提升砂浆流动性和触变性，CNC增强抗压强度12%，同时三种添加剂均减少收缩率并提高界面粘结强度，为环保型3D打印建材提供了新方案。

　　

摘要

本研究旨在改善3D打印砂浆的新鲜状态和硬化后的性能。为此，制备了含有从Cladophora属绿藻中提取的纤维素纳米纤维（CNF）的砂浆混合物；这种绿藻在湖泊中大量存在，若不加以回收处理会引发环境污染。同时，还使用了市售的纤维素纳米晶体（CNC）和welan胶（WG）。实验结果表明，与参考样品相比，CNF是改善砂浆新鲜状态流变性能的最有效添加剂，其屈服应力提高了约6倍，触变性能提高了48倍。此外，经过CNF改性的砂浆在新鲜状态下能够承受50牛顿的载荷。CNC添加剂表现出最佳的机械性能，使抗压强度提高了12%。纤维素添加剂还有助于减少砂浆的收缩现象，并增强了层间粘附力。所有使用的添加剂均有效提升了3D打印砂浆的性能。本研究成功利用对环境有害的Cladophora属废弃物制备出了适用于3D打印的混凝土/砂浆添加剂。