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今年夏天全球各地都格外的热，但如果不需要空调就能让房间降低7℃，你会不会感到很神奇？
笔者注意到，奥地利格拉茨理工大学建筑与媒体研究所，提出了一种节能城市热岛解决方案——利用高孔隙率陶瓷3D打印立方体来实现降温。
它结合了传承数百年的被动冷却知识和最先进的增材制造技术，既可用于室内降温，也可减轻城市热岛效应。
这项研究于8月4日报道，迅速引起了广泛关注。
3D打印冷却墙
陶土+TPMS+高度多孔结构
笔者查询到，他们所制作的冷却墙由边长约为23厘米的立方体堆砌而成。
这些立方体采用数字化设计，整体为TPMS极小表面几何结构，在保证极小材料用量的同时，提供了极大的表面积。
它使用陶瓷粘土混合物作为原料进行3D打印，打印好的粘土制品在低温下烧制，可以获得高度多孔的结构。
水通过毛细作用被多孔陶瓷吸收，并均匀扩散到整个几何结构中。这形成了一个大的蒸发表面，水在其上不断蒸发，吸收周围环境的热量。
在格拉茨工业大学一间闷热的阁楼中进行的一项现场测试表明，这种方法效果显著。在受控的实验装置中，在注水立方体附近测得的温度下降了近7摄氏度。
为了进一步提升冷却性能，研究团队还在尝试仿生方法。
他们将真菌培养物和锯末作为营养培养基添加到粘土中。真菌丝状体的线状网络会在材料中生长并形成精细的网络。
然后，他们将粘土-真菌混合物进行3D打印并烧制。真菌菌丝体和锯末燃烧后，会留下微孔和大孔网络，水可以通过这些孔隙在立方体内部高效扩散。
3D打印发挥重要作用
适用于公共环境
格拉茨工业大学建筑与媒体学院副教授米莱娜·斯塔夫里奇表示，“这种方法已经沿用了几个世纪，就像是传统的陶罐和风塔降温。
关键的技术进步在于3D打印技术的应用，它使我们能够用粘土混合物制造出高度复杂、多孔且功能优化的几何形状。”
“这些特殊的结构能够特别有效地储存水，而且尽管体积很小，却能产生巨大的蒸发表面。”克里斯蒂安·里斯托斯基的硕士论文正是研究如何将立方体和供水系统整合到冷却墙中。
一面独立的、两米见方的演示墙现已安装在格拉茨工业大学新技术校区，同时研究团队也欢迎和规划人员、企业共同评估这项技术。
该团队还在尝试其他新研发的材料混合物。其中一个重点领域是当地诺伊西德尔湖的沉积物，这些沉积物需要定期疏浚以减缓淤积。未来，这些沉积物有望成为一种可持续的建筑材料，并通过3D打印技术制造。
陶瓷墙体为高能耗的制冷系统提供了一种资源节约型替代方案，适用于住宅、办公楼、学校、公共场所和候车区等。
金属3D打印弹热冷却系统
在不产生传统系统相关环境成本的前提下，为汽车、建筑物和工业设施提供制冷和供暖的另一项应用是弹热冷却系统的开发。
欧盟委员会已将弹热冷却技术认定为现有冷却技术最有前景的替代方案，世界经济论坛也将其列入“十大新兴技术”之列。
它利用的镍钛合金的形状记忆特性，材料在受到机械应力时会释放也会吸收热量，具体取决于它是被拉伸还是被压缩。
来自德国萨尔兰大学的研究人员就在开发这项应用，他们利用金属3D打印技术制造了多孔的三维镍钛晶格，可以增加与流动介质（空气或水）进行热交换的表面积，从而提高传热效率。
弹热效应依赖于镍钛晶格内的可逆相变。在室温下，这种合金处于高温相。当对材料施加拉伸或压缩应力时，就会迫使它转变为低温相。只要利用这一过程，就可以调节环境温度。
研究人员表示，“利用金属3D打印晶格是弹热技术发展的下一个阶段。我们已经在考虑实际应用，并开发适用于现实世界的解决方案。”
从这两个案例可以看出，3D打印正在新型热管理领域发挥重要作用，核心在于结合特殊结构和功能材料，来放大物理效应。
注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。
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