वर्जीनिया विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने अधिक टिकाऊ, प्रिंट करने योग्य सीमेंटयुक्त मिश्रण विकसित करके 3डी-मुद्रित कंक्रीट के तेजी से आगे बढ़ने वाले क्षेत्र में महत्वपूर्ण प्रगति की है। यह नई सामग्री, जो ग्राफीन को चूना पत्थर और कैलक्लाइंड क्ले सीमेंट (एलसी2) के साथ जोड़ती है, कार्बन उत्सर्जन को काफी कम करते हुए बढ़ी हुई ताकत और स्थायित्व प्रदान करती है, जिससे यह 3डी मुद्रित निर्माण में पर्यावरणीय चुनौतियों का समाधान करने के लिए एक शक्तिशाली समाधान बन जाती है।
यूवीए के सिविल और पर्यावरण इंजीनियरिंग विभाग के प्रोफेसर उस्मान ओज़बुलुत ने कहा, “हमारा लक्ष्य एक प्रिंट करने योग्य कंक्रीट डिजाइन करना था जो बेहतर प्रदर्शन करता हो और अधिक पर्यावरण-अनुकूल हो।” “एलसी2 सीमेंट में ग्राफीन मिलाने से 3डी प्रिंटेड निर्माण के लिए आवश्यक ताकत और लचीलेपन को बनाए रखते हुए कार्बन उत्सर्जन को कम करने का एक अनूठा अवसर मिलता है।”
अध्ययन, जिसने इस सामग्री के प्रवाह गुणों, यांत्रिक प्रदर्शन और पर्यावरणीय प्रभावों का पता लगाया, का नेतृत्व विजिटिंग विद्वान तुग्बा बायतक और यूवीए के तौफीक गदेह, वर्जीनिया विश्वविद्यालय में रेजिलिएंट एंड एडवांस्ड इंफ्रास्ट्रक्चर लेबोरेटरी के डॉक्टरेट शोधकर्ताओं ने किया था। वर्जीनिया ट्रांसपोर्टेशन रिसर्च काउंसिल (वीटीआरसी) के शोधकर्ताओं के साथ सहयोग करते हुए, बायटाक और जीडीएच ने एलसी2 सीमेंट में ग्राफीन – जो अपने उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों के लिए जाना जाता है – लागू किया, जिससे 3डी प्रिंटिंग अनुप्रयोगों के लिए इसके प्रदर्शन में काफी सुधार हुआ।
बायटक ने कहा, “निर्माण के भविष्य के लिए इस तरह का नवाचार आवश्यक है और मुझे इसे आगे बढ़ाने वाली टीम का हिस्सा होने पर गर्व है।”
शोध का एक प्रमुख पहलू जीवन चक्र मूल्यांकन (एलसीए) था, जो वर्जीनिया विश्वविद्यालय में पर्यावरण इंजीनियरिंग प्रोफेसर लिसा कोलोसी पीटरसन के सहयोग से सिविल और पर्यावरण इंजीनियरिंग विभाग के पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता झांगफान जियांग द्वारा आयोजित किया गया था। एलसीए ने खुलासा किया कि यह ग्राफीन-संवर्धित एलसी2 कंक्रीट पारंपरिक मुद्रण योग्य कंक्रीट मिश्रण की तुलना में ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को लगभग 31% कम कर सकता है।
जियांग ने समझाया, “इस नए कंक्रीट के पूर्ण पर्यावरणीय पदचिह्न को देखने में सक्षम होना महत्वपूर्ण था।” “यह न केवल बेहतर यांत्रिक प्रदर्शन प्रदर्शित करता है बल्कि इसका पर्यावरणीय प्रभाव भी कम होता है, जिससे 3डी कंक्रीट निर्माण तकनीक उच्च कार्बन उत्सर्जन वाले पारंपरिक 3डी प्रिंटिंग तरीकों की तुलना में अधिक टिकाऊ हो जाती है।”
कोलोसी पीटरसन ने कहा, “यह देखना फायदेमंद है कि विज्ञान हमें हरित निर्माण प्रथाओं की ओर प्रेरित कर रहा है।”
वीटीआरसी के साथ साझेदारी ने यूवीए टीम को परिवहन बुनियादी ढांचे में सामग्री के संभावित अनुप्रयोगों का आकलन करने की अनुमति दी, जिससे इसकी वास्तविक दुनिया की क्षमता का प्रदर्शन हुआ। ओज़बुलुत ने कहा, “इस नए कंक्रीट के मूलभूत गुणों को उजागर करने के लिए वीटीआरसी सहयोग आवश्यक था।”
गेडेह ने कहा, “ऐसी परियोजना का हिस्सा बनना रोमांचक है जो आधुनिक निर्माण की तकनीकी मांगों और अधिक पर्यावरण-अनुकूल सामग्रियों की तत्काल आवश्यकता दोनों को संबोधित करता है।”
अनुसंधान दल में इस्तांबुल तकनीकी विश्वविद्यालय के एक डॉक्टरेट शोधकर्ता और वर्जीनिया विश्वविद्यालय के विजिटिंग विद्वान तुग्बा बायतक, वर्जीनिया विश्वविद्यालय से तौफीक गदेह, झांगफान जियांग, लिसा कोलोसी और उस्मान ई. ओज़बुलुत और एक शोध वैज्ञानिक गेब्रियल आर्से शामिल थे। वर्जीनिया परिवहन अनुसंधान परिषद से।
जर्नल ऑफ़ बिल्डिंग इंजीनियरिंग, 2024 में प्रकाशित लेख का शीर्षक था “चूना पत्थर और कैलक्लाइंड क्ले के साथ प्रिंट करने योग्य ग्राफीन-संवर्धित सीमेंटिटियस कंपोजिट का रियोलॉजिकल, मैकेनिकल और पर्यावरणीय प्रदर्शन”।
इस शोध को आंशिक रूप से वर्जीनिया विश्वविद्यालय के 3 कैवलियर्स प्रोग्राम और द साइंटिफिक एंड टेक्नोलॉजिकल रिसर्च काउंसिल ऑफ टर्की (TUBITAK) द्वारा वित्त पोषित किया गया था।
