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把外星灰尘变成建筑材料3D打印让人类就地取材建造 早期实验室

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  • 2018-01-04
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把外星灰尘变成建筑材料3D打印让人类就地取材建造 早期实验室  编者按:James Urquhart在著名网站“科学美国人”上发表了一篇关于3D打印技术如何帮助人类在外太空进行建设的文章…

原标题:把外星灰尘变成建筑材料3D打印让人类就地取材建造 早期实验室

  编者按:James Urquhart在著名网站“科学美国人”上发表了一篇关于3D打印技术如何帮助人类在外太空进行建设的文章。作者描述了多间研究所机构的研究发明,这些研究可以有助于使用外星灰尘来打印物体,从而让人类可以在外星就地取材进行建筑。

  3D打印机现在已经可以使用灰尘和岩石颗粒去模拟月球和火星表面层。我们可以预见,人们有可能在外星球使用当地原始材料来建造和外星建筑。

  3D打印技术已经被可以模拟月球和火星的古怪形状地形,成为了科学家的研究对象。然而,由于加工和高能量需求,3D打印不太适用于极度缺少资源的低重力。更重要的是,虽然3D打印技术有突破性的进展,但是打印出的东西一直都很僵硬,很难拥有广泛的用途。

  现在,美国西北大学Ramille Shah实验室的Adam Jakus及其同事们开发了一个系统,首次使用模拟的火星和月球的灰尘,打印出了柔软的橡胶状物体,包括气瓶,扳手和可叠放的LEGO形块。烧结(冶金学专有名词)可以使材料硬化,从而提供软硬结构的选择。Jakus说:“打印系统的简单性以及原地资源利用性的潜力使得这让对地外勘探有了突破性的进展。”

  为了制作油墨,该团队将含有蒸发剂、表面活性剂和增塑剂的溶剂混合物、模拟粉末和生物聚合物聚丙交酯乙交酯(PLGA)进行组合,最后合成橡胶粘合剂。经NASA认证,原始火山材料的构造和形式与月球和火星的特定地区相似。这些材料都是未加工的,仅仅筛选去除了会损害印刷过程的较大颗粒。

  重要的是,PLGA衍生自乳酸和乙醇酸单体是尿液和其他生物废物中常见的天然产物。Jakus说:”这是理想的,你可以决定哪些物料可以利用而哪些物料可以回收。“此外,没有一种溶剂在过程中被化学或消耗,因此可以收集和回收。

  Shah实验室以前的工作表明,相同的技术可以打印其他材料。Jakus说:“金属、陶瓷和生物材料印刷可以使用相同的方法去完成。“这对于你无法确定不同类型的机器或3D打印机的、对于您需要处理的每种单独材料,都常有用的。

  “我对这个概念的看法是,这种较少的能源密集型和自主性的过程可以使用原位合成的原料来提供弹性成分,尽管有相当复杂的废料化学反应。”Thanos Goulas 在英国拉夫堡大学研究月球的三维印刷材料,然而,月球和火星上的表面和重力条件可能会阻碍该过程,他想知道如何解决这一问题。这是未知的,但是我们知道物理实验可以在尽可能接近的模拟中进行。

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