工程师们在水泥混合物中添加了氧化石墨烯，以制造更坚固的3D打印混凝土，更容易打印，为创造可以监测裂缝的潜在“智能”墙铺平了道路。
这项研究由皇家墨尔本理工大学和墨尔本大学进行，首次研究了氧化石墨烯对3D打印混凝土的可打印性和压缩性能的影响。
研究发现，氧化石墨烯的添加赋予了混凝土导电性，并将混凝土的强度提高了10%。
研究主管兼RMIT副教授Jonathan Tran表示，这种混凝土有可能创造“智能”建筑，其中墙壁可以充当传感器来检测和监测小裂缝。
虽然目前的检测方法，如超声波或声学传感器，是非破坏性的，并且广泛用于建筑行业，以检测混凝土结构中的大裂缝，但及早检测较小的裂缝仍然是一个挑战。
“这些方法的设备通常很笨重，因此很难定期用于监测桥梁或高层建筑等非常大的结构，”工程学院的Tran说。
“但是氧化石墨烯的添加创造了在混凝土结构中电路的可能性，这可以帮助检测结构问题，温度变化和其他环境因素。
由RMIT工程专业的学生创建的3D打印混凝土结构。图片来源：Jonathan Tran
虽然这项研究是初步的，但Tran表示，氧化石墨烯具有令人兴奋的潜力，可以使3D打印混凝土在建筑行业中更加可行，这可能对成本和可持续性产生积极影响。
“目前的混凝土结构是使用模板创建的，这是在将新鲜的混凝土混合物倒入其中之前创建模具的地方，”他说。
“模板需要大量的劳动力、时间和金钱，而且往往会造成大量浪费。
“使用3D打印混凝土，它不仅有助于节省时间、金钱和劳动力，还可以创建更复杂的结构，并在水泥基材料中重复使用一些建筑垃圾。
由于3D打印混凝土使用逐层打印，它可能会导致每层之间的粘合较弱，但在混凝土中添加氧化石墨烯使其更容易挤出，从而产生更好的层间粘合，这也有助于最大限度地提高强度。
“氧化石墨烯的表面有官能团，就像材料表面的粘点，可以抓住其他东西，”Tran说。
“这些'粘点'主要由各种含氧官能团组成，在促进其与水泥等其他材料更牢固的结合方面起着至关重要的作用。这种牢固的粘结可以提高混凝土的整体强度。
“然而，需要更多的研究来测试含有氧化石墨烯的混凝土是否可以匹配或超过传统浇注混凝土的强度。
首席研究员、RMIT博士生Junli Liu表示，如果氧化石墨烯与混凝土混合物之间的结合得到改善，混凝土的强度可以提高。
该研究测试了水泥中两种剂量的氧化石墨烯，发现较低剂量比较高剂量强。
Tran说，添加过多的氧化石墨烯可能会影响混凝土混合物的强度和可加工性，这可能导致印刷适性、强度和耐久性的潜在问题。
“混凝土是一种精心平衡的混合物。添加过多的氧化石墨烯会破坏这种平衡，特别是水化过程，这对混凝土强度至关重要，“Tran说。
“过多的氧化石墨烯会影响混凝土的流动，使其更难挤出，因此在混凝土层之间会产生更多间隙的结构。
“氧化石墨烯也会聚集在一起，而不是均匀地展开，这会在混凝土中产生薄弱点并降低其整体强度。”
研究的下一阶段将研究混凝土中氧化石墨烯的导电性，并测试其作为潜在智能材料的可行性。
