جامعة تشالمرز للتكنولوجيا في السويد تطور مواد بناء للطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام خميرة السكارومايسس والسليولوز الميكروفيبريلي

أخبار ar.wedoany.com، طور باحثون في جامعة تشالمرز للتكنولوجيا (Chalmers University of Technology) في السويد، باستخدام خميرة الخباز (Saccharomyces cerevisiae) والسليولوز الميكروفيبريلي (MFC)، مادة حيوية قابلة للاستخدام في الطباعة ثلاثية الأبعاد، بهدف توظيفها ككسوة داخلية خفيفة الوزن.

يمثل هذا العمل أول تحقيق منهجي على نطاق تجريبي قابل للعرض، لاستخدام الخميرة كمكون في مواد البناء المخصصة للطباعة ثلاثية الأبعاد. يقود البحث كل من ياغمور بكتاش ومالغورزاتا أ. زبونسكا من قسم الهندسة المعمارية والهندسة المدنية بالجامعة، بالتعاون مع زملاء من قسم علوم الحياة، وقسم الكيمياء والهندسة الكيميائية في الجامعة نفسها، بالإضافة إلى باحثين من جامعة آلتو (Aalto University) في فنلندا.

تستهلك مواد البناء التقليدية (الطوب، الخرسانة، الزجاج، والبلاستيك) 30% من استهلاك المواد الخام العالمي، وتنتج 33% من النفايات الصلبة. ركزت الأبحاث السابقة حول المواد الحيوية بشكل كبير على مواد الهياكل الكبيرة، بينما ظل مجال الألواح خفيفة الوزن غير مغطى. تم اختيار خميرة الخباز نظرًا لنموها السريع (زمن المضاعفة 90 دقيقة) وإمكانية استخدامها كمنتج ثانوي لصناعة التخمير، بينما يأتي السليولوز من نفايات الأخشاب واللب الصناعي، مما يوفر اللزوجة وثبات الشكل أثناء عملية البثق.

تحتوي التركيبة المحسّنة على 3% من محلول الخميرة، و13% من محلول السليولوز الميكروفيبريلي (MFC) المائي، و1% من ألجينات الصوديوم، و5% من الجلسرين، والماء. تضاف الخميرة بشكلين: خلايا كاملة معطلة بالفرن كمواد حشو، وخلايا متجانسة معطلة بالفرن كمواد رابطة.

أظهر التحليل الوزني الحراري أن هذه التركيبة تقاوم التحلل الحراري الكامل حتى درجة حرارة تتجاوز 330 درجة مئوية، ويعتقد الباحثون أن هذه الخاصية قد يكون لها تأثير إيجابي على السلامة من الحرائق في الأماكن المغلقة. استخدم فريق البحث نظام بثق بالضغط مثبتًا على روبوت صناعي من نوع KUKA Agilus KR10 (روبوت صناعي)، لتصنيع بلاطات كبيرة الحجم بأبعاد 20 سم × 50 سم. أظهرت البلاطات المصممة بشكل صلب انكماشًا سطحيًا بنسبة 6% بعد التجفيف، ومتوسط تشوه ثلاثي الأبعاد يبلغ 0.02 ملم. كما قاموا بتجميع 17 بلاطة في جهاز عرض عمودي على شكل شاشة، مما أظهر ثلاثة أشكال هيكلية: الصلبة، والمثقبة، وذات المسامية المختلطة.

أشار الباحثون إلى أن هذه المادة لا تزال بحاجة إلى مزيد من الدراسات حول المتانة طويلة الأمد، ومقاومة الرطوبة، وأداء مقاومة الحريق، بالإضافة إلى طرق تجميع البلاطات، قبل التطبيق العملي. وقد نُشرت النتائج ذات الصلة في مجلة "حدود البحث المعماري" (Frontiers of Architectural Research).

تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com