配方:火星自己出大部分原料

香港科技大学副教授仇霁申团队 9 月 10 日在化学与可持续发展期刊 Chem Circularity 发表研究:用火星岩粉(regolith)提供体积与结构,明胶做粘结剂并为细胞提供生长环境,基因改造酵母负责「粘」——酵母被设计表达高粘附性蛋白质,灵感来自贻贝附着岩石的天然粘合蛋白。三者的混合物可从 3D 打印喷嘴挤出。

低温低压不是障碍,是工艺本身

这项工作最巧的地方,是把火星环境从「待克服的困难」变成「免能耗的工序」:火星极低的温度与气压天然构成冷冻干燥机。材料挤出处,内部水分结冰后直接升华成水汽,留下轻质多孔的固化结构——灵感来自冷冻干燥水果变硬的现象。模拟条件下打印的穹顶试样仅 45mm 高、30mm 宽(软木塞大小),但抗压强度 10–12MPa,与低标号混凝土相当;研究者估算,该强度足以在地球上盖一至两层建筑,而火星重力只有地球的三分之一。

  • 可循环:材料可分解回收,酵母重新培养后再用于新打印——团队实现了 4 次回收而强度与酵母活性无明显损失;
  • 低能耗:多数火星建造方案要把岩土熔成砖,能耗巨大;生物路线几乎不需要热能;
  • 未解问题:酵母能否在真实火星环境存活、以及仍需从地球运送数百吨级物资,都是坦白写进论文的限制。

对地球业务的启示

太空建造研究常被视作纯概念,但「本地原料 + 生物粘结 + 免烧固化」的组合对地球场景同样成立:地质聚合物免烧混凝土、再生骨料打印都在走同一条「少搬运、少煅烧」的路。3D 打印建造的核心竞争力从来不是速度,而是把材料配方和几何自由度绑在一起优化的能力——这篇论文是又一个注脚。

延伸阅读:早期水凝胶高分辨率打印研究见 具有良好拉伸性的水凝胶材料;材料端 2026 年的国产化进展见 国产材料替代三条战线。

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