生物矿化3D打印砂浆

层间强度大增

掺入巴氏芽孢杆菌的3D打印砂浆在打印过程中原位生成碳酸钙，显著增强层间结合和各向异性强度。

Herui, Zhao · Jiang, Quan · Yong, Xia · 75172557 · Dongqi, Hou · Chen, Pengfei · Liu, Jianpo

Materials and Structures/Materiaux et Constructions 2024

参数信息

单轴抗压强度提升率（YZ方向）

35.8 %

单轴抗压强度提升率（XY方向）

57.3 %

劈裂抗拉强度提升率（YZ方向）

23.65 %

技术优势

层间结合更强

细菌在打印过程中诱导生成的碳酸钙填充于层间孔隙，使打印件微观结构更致密，从而提升层间抗拉和抗压强度。

各向异性改善

掺菌后YZ和XY方向的强度差异缩小，打印件在两个方向上的性能更均衡。

孔隙率降低

细菌诱导生成的碳酸钙填充内部孔隙，氮吸附测试显示孔体积和表面积均减小，结构更致密。

应用场景

• 3D打印混凝土：直接用于3D打印砂浆，提升打印构件层间结合和整体强度。
• 自修复建筑材料：细菌诱导的碳酸钙可填充裂缝，赋予材料自修复潜力，延长结构寿命。
• 生物水泥：利用微生物矿化作用生成碳酸钙，部分替代传统胶凝材料，降低环境影响。