蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zurich）的科學家利用大理石廢料製造出了環保型3D 列印牆板，這種牆板可以被動地控制濕度，減少廢氣排放，提高繁忙室內區域的舒適度。

蘇黎世聯邦理工學院的研究小組開發了一種新型濕氣黏合材料。 如果將此材料用於牆壁和天花板，就能降低室內濕度。 圖片來源：Pietro Odaglia / Josef Kuster / ETH Zurich

无论是在办公室会议室、博物馆展厅，还是在政府办公室的等候区，人们聚集的地方往往会因为空气迅速变浓而导致空气质量明显下降。 造成这种影响的部分原因是湿度增加。 办公和行政楼宇通常采用通风系统来除湿，以保持舒适的氛围。 虽然机械除湿效果显著，但却会消耗大量能源，而且根据电力来源的不同，还会对环境造成负面影响。

鑑於這些挑戰，ETH Zurich 的研究人員探索了一種被動式室內除濕的新方法。 在這種方法中，高濕度被吸收並暫時儲存在由吸濕性、濕度結合材料製成的牆壁和天花板中。 這些材料不是依靠機械系統來排除濕氣，而是自然吸收濕氣，然後在通風過程中釋放出來，提供了一種節能環保的替代方法。

「我們的解決方案適用於現有通風系統無法滿足要求的高流量空間​​，」負責監督ETH 研究項目的可持續建築教授紀堯姆-哈伯特（Guillaume Habert）說。

哈伯特和他的研究團隊遵循循環經濟原則，尋找​​合適的吸濕材料。 起點是大理石採石場的細磨廢料。 要將這種粉末變成具有防潮功能的牆壁和天花板部件，需要一種黏合劑。 這項工作由土工聚合物完成，土工聚合物是由偏高嶺土（陶瓷生產中已知的材料）和鹼性溶液（矽酸鉀和水）組成的一類材料。

鹼性溶液可活化偏高嶺土，並提供一種土工聚合物黏合劑，將大理石粉黏合在一起，形成一種堅固的建築材料。 這種土工聚合物黏合劑與水泥相當，但在生產過程中排放的二氧化碳較少。

在聯邦理工學院的計畫中，科學家們成功製作了一個牆壁和天花板部件的原型，尺寸為20 × 20 厘米，厚度為4 厘米。 數位建築技術教授本傑明-迪倫伯格（Benjamin Dillenburger）領導的小組利用三維列印技術進行了生產。 在這個過程中，大理石粉末被分層塗抹，並由土工聚合物黏合劑（黏合劑噴射列印技術）黏合。他：”這種工藝可以高效生產各種形狀的部件。”

將土工聚合物與三維列印技術相結合，生產出一種濕氣儲存器，這是實現永續建築的創新方法。 建築物理學家瑪格達-波薩尼（Magda Posani）在蘇黎世聯邦理工學院領導了對這種材料吸濕特性的研究，最近在芬蘭埃斯波的阿爾託大學擔任教授。 該計畫以材料學家維拉-沃尼（Vera Voney）的博士論文為基礎，由高級研究助理科拉利-布魯莫（Coralie Brumaud）和建築師皮埃特羅-奧達利亞（Pietro Odaglia）指導。

波萨尼总结研究项目的主要成果时说：”我们能够通过数值模拟证明，建筑构件能够显著降低使用率高的室内空间的湿度。”

在模擬過程中，假定葡萄牙波爾圖市一家公共圖書館內供15 人使用的閱覽室的牆壁和天花板完全襯有吸濕成分。 Magda Posani 計算了這個虛擬閱覽室一年中濕度超過舒適區（即相對濕度在40% 至60% 之間）的頻率和程度。

由此，她計算出了一個不適指數，這個數字表示濕度過高或過低造成的舒適度損失。 如果閱覽室安裝了防潮組件，與傳統的粉刷牆面相比，不適指數可降低75%。 如果使用厚度為5 公分而非4 公分的組件，則不適指數可降低85%。

吸濕性牆壁和天花板組件對氣候友好，即在30 年的使用週期內，其溫室氣體排放量大大低於除濕效果相同的通風系統。 在模擬計算中，牆壁和天花板組件也與自古以來一直使用的黏土灰泥進行了比較，後者也能被動地調節室內空間的空氣濕度。 事實證明，這種古老的技術比吸濕組件對氣候更友善。 不過，石膏對水蒸氣的儲存能力較低。

ETH 的研究表明，土工聚合物與3D 列印技術的結合可用於生產牆壁和天花板組件，從而實現有效的濕氣緩衝。 經過此概念驗證後，原則上該技術可以進一步開發並按比例用於工業生產。 與此同時，研究工作仍在繼續。 蘇黎世聯邦理工學院與都靈理工學院和阿爾託大學合作進行了一個項目，致力於生產溫室氣體排放量更低的牆壁和天花板組件。 因為有一點很清楚：如果瑞士想在2050 年實現淨零排放目標，就需要在建築和使用過程中盡可能減少溫室氣體排放的建築。

編譯自/ scitechdaily