MIT团队打造可重复使用的3D打印玻璃砖，建筑界的乐高积木来了！

MIT团队打造可重复使用的3D打印玻璃砖，建筑界的乐高积木来了！

3D打印技术正在为建筑行业带来革命性的变化。麻省理工学院（MIT）的研究团队近期在《玻璃结构工程》期刊上发表了一项突破性研究成果，他们成功开发出一种可重复使用的3D打印玻璃砖，这种玻璃砖不仅强度堪比混凝土砌块，还具有高度的可持续性和循环利用价值。

3D打印玻璃砖的性能特点与建筑应用可行性

2024年9月30日，MIT研究团队发明了一种可用于3D打印的玻璃砖，其抗压强度可与混凝土砖块相媲美。这种玻璃砖由回收玻璃制成，采用独特的“8”字型设计，使其适用于模块化建筑体系，可以像乐高积木一样相互连接。这种设计不仅便于组装和拆卸，还能够构建出具有曲面的墙体。

MIT机械工程系助理教授、研究论文的合著者凯特琳・贝克尔表示：“玻璃是一种高度可循环利用的材料。我们把它制成砖，当建筑结构的使用寿命到期时，可以将它拆解，重新组装成新的建筑结构，或者直接放入3D打印机，制成完全不同形状的新组件。这正是我们对可持续、循环建筑材料的设想。”

在建筑行业中，材料生产、施工以及拆除过程都会产生大量温室气体排放，也就是所谓的“隐含碳”，这使得建筑业成为温室气体的主要排放源之一。为了减少建筑领域的碳排放，MIT的研究人员选择玻璃作为研究对象。该团队与MIT初创企业Evenline合作，利用其最新的玻璃3D打印机G3DP3，将废旧玻璃熔化成可3D打印的状态，最终打印成所需的玻璃砖形状。

在制作第一代3D打印玻璃砖时，研究人员选择了钠钙玻璃，这是一种常用于吹制玻璃的材料。每块砖的顶部都有一对圆柱凸起，赋予了它们像乐高积木一样的拼接能力。在打印过程中，团队在玻璃砖层之间加入了一种缓冲材料，避免了刮擦或裂纹的产生。这种缓冲材料在建筑拆除时可以去除，使原始玻璃可以被熔化并重新制成新的砖块或其他制品。

打印完成第一批玻璃砖后，研究团队进行了抗压测试。测试结果表明，最坚固的玻璃砖（包括底部配有单独“联锁结构”的砖块）可以承受与混凝土砖相似的压力，这意味着这种新型玻璃砖在可持续建筑项目中完全具有可行性。

3D打印玻璃砖在绿色建筑中的应用前景与发展规划

为了验证3D打印玻璃砖的可行性，研究团队在MIT的Killian Court搭建了一面“演示”弧形墙，这面墙完全由互锁玻璃砖拼接而成。这一实践不仅展示了玻璃砖在建筑结构搭建方面的可能性，也为后续更大规模、更复杂的建筑结构设计提供了宝贵经验。

这种可重构的砌筑材料体现了循环建筑的理念，即尽可能地重复利用和重新利用建筑材料，减少新材料的制造，从而降低建筑行业的“隐含碳”。麻省理工学院的工程师们研发出这种新型的可重构砌筑材料，采用3D打印的回收玻璃制成坚固的八字形多层玻璃砖，这些砖块设计成可以相互嵌套，类似乐高积木。

研究人员设想3D打印的玻璃砌筑材料能够反复使用，作为建筑立面和内部墙壁的可回收砖块。接下来，团队计划根据演示墙搭建和组装过程中获得的经验教训，尝试构建更大、更复杂、自支撑的玻璃砖建筑结构。

前麻省理工学院研究生、Evenline创始人迈克尔・斯特恩表示：“作为结构材料，玻璃有时让人难以置信，我们展示了这是推动建筑界创新的机会。”团队正在研究是否可以将更多的互锁特征制作成打印的玻璃，但并不认为这会阻碍设计的规模化。他们计划从搭建一个凉亭这样的临时结构开始，这个凉亭可以作为人们互动的场所，之后还可以重新配置为第二种设计。正如斯特恩所说：“你可以想象，这些砖块可以经历多次的生命。”这种3D打印玻璃砖为绿色建筑领域带来了无限的想象空间和发展潜力，有望引领建筑行业走向更可持续的未来。