革命性環保混凝土：吸碳量提升142%的建築奇蹟

從古埃及金字塔的泥漿、稻草與石膏混合物，到羅馬萬神殿採用的水下建材，混凝土始終是人類文明韌性與智慧的象徵。然而今日，這個造就現代社會的關鍵材料，卻成為全球9%溫室氣體排放的元兇。

賓州大學的設計師、材料科學家與工程師組成跨領域團隊，結合3D列印技術與微藻化石結構，成功研發出具備生物礦化特性的新型混凝土。這種革命性材料不僅重量輕、結構穩固，更能在減少水泥用量的情況下，吸收比傳統混凝土多142%的二氧化碳，同時維持標準抗壓強度。

關鍵配方在於矽藻土（DE）——一種由微生物化石製成的多孔填充材。研究團隊發現，矽藻土細密如海綿的質地不僅能提升3D列印時的穩定性，其豐富的孔隙結構更成為捕獲二氧化碳的絕佳場域。這項發表於《先進功能材料》的研究成果，為兼顧建築需求與生態修復的永續建材開創全新可能。

「通常增加材料表面積或孔隙率會導致強度下降，」共同資深作者、工程與應用科學院材料科學系主任楊舒教授指出：「但我們的實驗結果恰恰相反——隨著時間推移，結構反而更加堅固。」團隊透過幾何最佳化，不僅達成二氧化碳轉化率提升30%的突破，更維持了與普通混凝土相當的抗壓強度。

另一位共同資深作者、設計學院副教授馬蘇德·阿克巴爾扎德強調：「這不僅關乎美學或減重，更是結構邏輯的革命性突破。我們能減少近60%材料用量，同時維持承重能力，證明『事半功倍』確實可行。」

研究團隊運用三重週期極小曲面（TPMS）——這種存在於骨骼、珊瑚等生物結構中的數學模型，設計出兼具高強度與最大二氧化碳接觸面積的幾何結構。最終成品比傳統混凝土塊減少68%材料使用，表面積體積比提升超過500%，每單位水泥的二氧化碳吸收量更增加32%。

展望未來，團隊正將這項技術擴充套件至全尺寸建築構件，同時探索海洋生態修復的應用潛力。「當我們不再將混凝土視為靜態材料，而是能與環境互動的動態系統，」楊舒教授總結道：「一個充滿可能性的新世界就此展開。」

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