青岛农业大学建筑工程学院在建筑材料3D打印方面取得重要进展

2022年，青岛农业大学建筑工程学院青年教师陈明旭博士在建筑材料3D打印方向取得重要进展，作为第一和通讯作者在中科院一区、Top期刊《Additive manufacturing》（IF=10.998）发表题为“Rheology and shape stability control of 3D printed calcium sulphoaluminate cement composites containing paper milling sludge”的重要研究成果。该期刊主要刊登智能制造方面最新科研成果，学术影响力在工程制造（Engineering: Manufacturing）领域排名第一。青岛农业大学为第一作者和通讯作者单位。

增材制造或3D打印技术由于具有设计自由、施工周期快等优点，已初步应用于土木与结构工程领域。与传统的制造方法相比，3D打印技术无需借助模板，通过挤出系统即可制备三维实体结构。而对于胶凝材料而言，这种技术要求打印材料浆体具有可控的可打印性，包括可挤出性、可建造性和建造时间等，以精确构建三维结构。

该成果针对水泥基3D打印材料打印结构不稳定和流变性能难以调控等技术难题，通过在硫铝酸盐水泥基材料中引入固体废弃物（造纸污泥），采用旋转和震荡剪切方式并利用其材料特性调控打印浆体的流变性能来降低打印变形，精确控制打印结构。研究表明，打印浆体的触变性能是影响打印结构建立的关键因素，并揭示了浆体从线性粘弹区到非线性粘弹区内流动状态及结构变形的影响机制。同时，将固体废弃物应用于建筑材料中，实现碳封存，有利于促进固体废弃物的资源化利用，为实现3D打印可持续绿色建筑材料和景观材料奠定基础。

陈明旭，工学博士，2021年入职青岛农业大学建筑工程学院，研究方向为混凝土3D打印、固体废弃物资源化利用。近年来，围绕建筑材料3D打印方向以第一作者在《Composites Part B-Engineering》、《Additive Manufacturing》、《Construction and Building Materials》等学术期刊发表SCI论文10余篇，授权发明专利8项。该研究得到了国家自然科学基金面上项目的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.addma.2022.102781



来源：青岛农业大学