據國外媒體報道，來自德國德累斯頓工業大學與德國海茵建筑公司的研究人員和專家正在建造全球第一座碳纖維混凝土建筑。

該項目的研發團隊將使用一種全新方法，使用碳纖維而非鋼筋加固建筑混凝土，該項目由德國聯邦教育及研究部資助，目的旨在開發名為“碳纖維混凝土復合材料（C3）”的建筑創新方案。

減少二氧化碳排放近50%

這座被稱為“立方體”的建筑物目前正在德累斯頓工業大學校園內進行建造。海茵建筑公司方面表示，與傳統混凝土相比，碳纖維混凝土材料的強度是傳統混凝土的四倍，但由于結構剖面減少，重量只有普通混凝土的四分之一。

新開發的碳纖維混凝土能在保持同等結構強度的要求下，使用更少的混凝土。海茵建筑公司表示，“使用這種新型建筑材料，碳纖維所具有的輕量化高強度的性能，使得建筑能節省更多資源。這種創新材料的轉化可以減少建筑過程中50%的二氧化碳排放。”此前，英國第二大高鐵公司的建筑開發商也宣布，他們將采用3D打印施工方法，用石墨烯而非鋼筋加固混凝土，這種方式也能減少建筑過程中二氧化碳排放近50%。

對建筑的“顛覆性反思”

具體來說，建造“立方體”所使用的混凝土將采用碳纖維紗作為增強物。碳纖維紗是通過熱分解工藝提取幾乎純的碳晶體制成。然后將碳纖維紗編織成網，在凝固之前將混凝土澆筑在碳纖維網上。而且與鋼筋不同，這些碳纖維網是防銹的，這也意味著碳纖維混凝土會比一般的鋼筋混凝土使用壽命更長。此外，由于鋼筋混凝土厚度大的主要原因是為了防止水滲透導致鋼筋氧化生銹，因此具有防銹特性的碳纖維建筑結構會更輕薄。

此外，該建筑還可將墻體折疊變成屋頂，這個獨有的設計都要歸功于碳纖維的輕質和柔韌特性。海茵建筑公司表示：“‘立方體’的設計實現了屋頂和墻體的無縫融合，這種合二為一的形式重新詮釋了碳纖維的流暢線條和編織特性，這也預示著未來的建筑不僅重視環保與自由形式的設計結合，同時還會在最基本的建筑元素中滲透著對建筑形式的顛覆性反思。”

碳纖維資深科學家埃里克·弗蘭克表示：“使用碳纖維混凝土的好處是，可以讓混凝土變得更輕薄，同時承重性能更好。所以你可以設計出截然不同的形狀。有不少關于超薄混凝土建筑構件、長凳等加固物的研究實例，目的就是擺脫目前在建筑過程中使用大量混凝土的情況。”

參與該計劃的德累斯頓工業大學教授表示，他們已經將碳纖維應用于不少老舊建筑的改建上，讓建筑物可以保存得更久。根據計算，采用碳纖維混凝土的建筑至少可以使用200年以上，比鋼筋混凝土的120 年使用年限還多80 年。更重要的是，碳纖維還可以重復回收再利用，更加落實可持續發展的愿景。

截至目前為止，碳纖維已經被應用在許多老舊建筑的結構加強上，“立方體”計劃100%采用碳纖維混凝土，就是邁向未來建筑的重要一步。

本文由中國復合材料工業協會編譯，文章不用于商業目的，僅供行業人士交流。轉載請注明來自中國復合材料工業協會。