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據悉，美國賓夕法尼亞工程學院和以色列魏茨曼建筑學院的多學科研究團隊正在努力開發“3D打印碳吸收碳儲存混凝土結構”，這是一種新的建筑體系，可以在混凝土結構的各個方面減少碳排放。它將減少隱含碳（用于生產材料、運輸材料和建造建筑物的能源）和運營碳（加熱和冷卻建筑物所需的能源），他們的計劃是讓全球的建筑商都能利用上該技術。

該圖展示板、柱和梁中體現最小化材料使用和最大化表面積的設計理念

研究團隊表示，為了實現負碳建筑，必須考慮建筑功能的多個方面，包括查看減少隱含碳的材料量、用于碳捕獲的混凝土混合物以及減少能源使用的運營績效。他們的目標是找到最有效的幾何形狀，以最大限度地減少所需材料的數量，從而減少隱含碳和建筑垃圾。

此外，該團隊正在探索柱子、梁和板的理想形狀，這些形狀可以產生熱質量來被動加熱和冷卻內部。在此過程中，他們正在創建具有非常大表面積的幾何形狀，這有助于從空氣中吸收更多的碳，同時產生更多的溫度調節，并且無需持續使用能源來調節建筑物。

3D打印碳吸收碳儲存混凝土結構

賓夕法尼亞工程學院材料科學與工程系主任 Shu Yang 正在開發一種碳吸收和儲存混凝土。Yang 的新配方將從空氣中去除碳，并在制造過程中捕獲碳。該團隊正在尋求開發一種新的混合物，部分替代水泥，以實現最佳的碳減排效益和熱性能。

2022 年，他們從美國能源部高級研究計劃署能源部 （ARPA-E） 獲得了 240 萬美元的資金，作為其利用排放到從大氣中吸收碳的結構 （HESTIA） 計劃的一部分，該計劃支持碳匯的研究，或從大氣中吸收的碳多于施工過程中釋放的碳的建筑物。從那時起，他們一直在探索如何優化由新型碳吸收混凝土混合物制成的結構系統，這種混凝土混合物將捕獲碳并從空氣中去除碳。

這項目由來自德克薩斯 A&M 大學、紐約城市學院、費城建筑公司 KieranTimberlake 和世界上最大的建筑材料制造商之一Sika的研究人員協作進行。由建筑師和工程師組成的多機構團隊反映了該項目的雄心壯志，即在建筑過程的所有方面尋求對典型基準的改進：結構系統、混凝土配方、施工方法、制造工藝和生命周期評估，包括材料生產、運輸、施工和 100 多年來的熱性能中的碳使用。

TAL 團隊在一個特殊的氣候室內測試房間規模的板模型。當打印的混凝土固化時，他們在內部放置傳感器來指示板內的內部溫度，并使用計算流體動力學和能量建模來預測不同板設計的性能并提出改進建議。該團隊的最終目標是將這些創新作為預制的 3D 打印梁和帶肋的地板拱門引入建筑市場。