未來建筑或由3D打印人造骨骼組成
2013-06-20 10:08 來源：鳳凰科技 責編：陳莎莎
- 摘要：
- 北京時間6月20日消息，國外媒體報道，除了現存的納米管，近日科學家又研發了一種新型的未來建筑材料，它的起源可能讓你驚訝不已。由美國麻省理工學院的研究人員研發的最新高科技復合材料的靈感來自于人類骨骼。它們只需要通過一臺3D打印機在數小時時間內就能產生。
【CPP114】訊：
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這張圖片展示了模擬骨骼和珠母貝的磚瓦加水泥樣式，圖中的背景則是在大多數軟體動物殼里發現的真實的珠母貝。
這張圖片展示了模擬骨骼和珠母貝的磚瓦加水泥樣式，圖中的背景則是在大多數軟體動物殼里發現的真實的珠母貝。
北京時間6月20日消息，國外媒體報道，除了現存的納米管，近日科學家又研發了一種新型的未來建筑材料，它的起源可能讓你驚訝不已。由美國麻省理工學院的研究人員研發的最新高科技復合材料的靈感來自于人類骨骼。它們只需要通過一臺3D打印機在數小時時間內就能產生。
這種最新材料因其耐用性、低密度和環境可持續性的組成成分而聞名，它的強度來自于類似骨骼的結構。真正的骨骼具有復雜的分層結構，這多虧了兩大塊主要的構建模塊，膠原蛋白和羥磷灰石礦物質。
麻省理工學院研發的最新材料復制了這種分層模式，它是在電化學反應的幫助下在骨骼里產生的。這樣的反應在實驗室環境下很難復制，但利用3D打印機，研究人員能夠成功的復制這種抗斷裂的結構。
在顯微鏡下，這種研究人員創造的合成材料看起來像錯列的磚瓦加水泥墻。柔軟的黑色聚合物相當于水泥，模擬膠原質——骨骼可伸縮的緩沖墊——的作用。而堅硬的藍色聚合物則形成了磚瓦，起著羥磷灰石的作用，也就是骨骼強壯但易脆的框架。
正如膠原質和羥磷灰石能夠幫助骨骼承受斷裂，主要是通過消散能量和將破損分散至較大部分區域，這種實驗室合成的材料也能做到這一點。事實上，這種材料被證明比骨骼還要強壯。
“我們用在這種人工材料上的幾何樣式是基于在自然材料中發現的樣式，例如骨骼或者珠母貝，但還包括一些自然界不存在的新型設計，”這項研究的主要科研作者馬庫斯·比埃勒(Markus Buehler)這樣說道。
“作為工程師，我們不再將關注點只限于自然樣式，我們能夠設計自己的樣式，后者可能會比已經存在的樣式性能效果更優。”這種3D打印骨骼材料比任何組成部分的抗斷裂性要強22倍，這從實驗室合成的復合材料的角度看，是一個非常不錯的結果。
研究人員認為，3D打印超級強大的超材料的過程既是可能的，也比傳統的制造方式的成本效益要更優。比埃勒希望有一天，像在麻省理工學院實驗室創造的這種最優材料將形成整棟建筑的基礎。“各種可能性似乎是無止境的，”比埃勒說道。“我們正在不斷突破能夠打印的幾何特征和材料組合種類的極限。”
這種最新材料因其耐用性、低密度和環境可持續性的組成成分而聞名，它的強度來自于類似骨骼的結構。真正的骨骼具有復雜的分層結構，這多虧了兩大塊主要的構建模塊，膠原蛋白和羥磷灰石礦物質。
麻省理工學院研發的最新材料復制了這種分層模式，它是在電化學反應的幫助下在骨骼里產生的。這樣的反應在實驗室環境下很難復制，但利用3D打印機，研究人員能夠成功的復制這種抗斷裂的結構。
在顯微鏡下，這種研究人員創造的合成材料看起來像錯列的磚瓦加水泥墻。柔軟的黑色聚合物相當于水泥，模擬膠原質——骨骼可伸縮的緩沖墊——的作用。而堅硬的藍色聚合物則形成了磚瓦，起著羥磷灰石的作用，也就是骨骼強壯但易脆的框架。
正如膠原質和羥磷灰石能夠幫助骨骼承受斷裂，主要是通過消散能量和將破損分散至較大部分區域，這種實驗室合成的材料也能做到這一點。事實上，這種材料被證明比骨骼還要強壯。
“我們用在這種人工材料上的幾何樣式是基于在自然材料中發現的樣式，例如骨骼或者珠母貝，但還包括一些自然界不存在的新型設計，”這項研究的主要科研作者馬庫斯·比埃勒(Markus Buehler)這樣說道。
“作為工程師，我們不再將關注點只限于自然樣式，我們能夠設計自己的樣式，后者可能會比已經存在的樣式性能效果更優。”這種3D打印骨骼材料比任何組成部分的抗斷裂性要強22倍，這從實驗室合成的復合材料的角度看，是一個非常不錯的結果。
研究人員認為，3D打印超級強大的超材料的過程既是可能的，也比傳統的制造方式的成本效益要更優。比埃勒希望有一天，像在麻省理工學院實驗室創造的這種最優材料將形成整棟建筑的基礎。“各種可能性似乎是無止境的，”比埃勒說道。“我們正在不斷突破能夠打印的幾何特征和材料組合種類的極限。”
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