近日，我校土木与交通学院张光洙副教授团队在3D打印水泥基材料界面强化领域取得新进展。相关论文“Carbonation-regulated algal-bacterial treatment for interfacial filling and mechanical homogenization of 3D-printed mortar”发表于混凝土与水泥基材料领域国际权威期刊 Cement and Concrete Composites（中科院一区 Top，影响因子IF=14.4）。该研究将藻菌复合处理与碳化养护结合，实现了打印层间和条带间界面的同步增强，为改善3D打印砂浆的力学性能与方向均衡性提供了新思路。

3D打印建造通过逐层挤出堆叠实现材料成型，具有免模板和复杂形状定制等优势。然而，打印层之间以及同层相邻条带之间容易形成孔隙、微裂缝和接触不连续区域，导致界面黏结薄弱、不同方向受力性能不均。针对这一难题，研究团队将螺旋藻 Spirulina maxima 与假坚强芽孢杆菌 Bacillus pseudofirmus 负载于多孔陶粒中，掺入可打印砂浆，并结合富含二氧化碳的碳化养护，探索在成型与养护过程中填充界面缺陷的材料设计方法。

研究发现，养护28天后，碳化养护藻菌复合组的层间和条带间劈裂黏结强度分别达到6.112 MPa和4.857 MPa，较相同碳化养护条件下的未掺藻菌对照组提高约83.6%和96.8%。其抗压和抗折各向异性系数分别为1.145和1.117，为各试验组最低，表明材料在强度提高的同时，不同方向的力学性能更加均衡。多尺度表征显示，界面附近形成了以方解石型碳酸钙为主的沉积产物，局部覆盖更加连续，与可见缺陷减少、界面黏结增强及超声波传播连续性改善相对应。这一成果为将生物矿化与3D打印工艺相结合、提升打印水泥基材料的整体性提供了实验依据。

该研究由东北林业大学、深圳大学、青岛农业大学等多所高校相关团队共同完成。研究得到国家自然科学基金、黑龙江省自然科学基金、广东省海洋土木工程耐久性重点实验室和深圳市低碳建筑材料与技术重点实验室支持。研究成果体现了我校交通基础设施研究的学科交叉特色，为交通运输领域绿色建造与高性能材料研发提供了新思路，展现了东林发挥学科交叉优势、以科技创新服务生态文明建设的积极探索。