3D打印的陶瓷砖修复遭到破坏的珊瑚礁

陶土陶瓷已经使用了几千年，但特别是在21世纪的应用赋予了这种材料一个全新的用途。

分别来自香港大学(HKU)太古海洋科学研究所(SWIFS)及其建筑学院机器人制造实验室的海洋科学家和建筑师合作，以3D打印将用作人造珊瑚礁的陶瓷砖。结果是一个令人着迷的、有机的线条和负空间漩涡，读起来就像一张烧焦的橙色地形图-并模仿了珊瑚本身的自然模式。

总部位于香港的环保组织绿色力量(Green Power)表示，过去几年，香港的珊瑚数量有所下降。事实上，在过去十年中，西贡双岛的珊瑚数量减少了百分之八十。这是令人不安的，因为珊瑚礁是地球上最多样化和最有价值的生态系统之一；根据美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的数据，它们“在单位面积上支持的物种比任何其他海洋环境都多”，其中包括数百万个尚未发现的物种。

绿色力量将下降归因于全球变暖、污染、渔网捕鱼和水上运动。根据团队成员Vriko Yu的说法，港大的研究人员还引用了2015年和2016年赤潮导致的生物侵蚀(珊瑚栖息地逐渐恶化)、珊瑚漂白和部分死亡事件(基本上是一个物种在短时间内迅速死亡)。这就是人造或人工珊瑚礁的用武之地-它们通过重新引入一个易于再生的环境来帮助恢复失去的珊瑚种群-它们由从故意沉没的沉船到水泥雕塑等各种材料制成。

据团队负责人克里斯蒂安·兰格(Christian Lange)说，机器人3D打印过程在人工鱼礁的设计和生产方面提供了独特的优势。它允许团队在短时间内创建大件产品，从而使生产变得更容易、更高效。它还使团队能够制作具有不同设计和功能的瓷砖，这是典型模具所不可能做到的。为了做到这一点，3D团队将陶土打印到珊瑚礁瓷砖图案上，并将其烧成2057华氏度，从而生产出他们迄今已经制作的128块瓷砖。每块瓷砖的直径都不到两英尺。为什么是兵马俑？研究小组成员戴夫·贝克(Dave Baker)说，它渗透性很强，有“良好的表面微结构”，适合海洋生物附着，是水泥或金属等传统材料的一种生态友好的替代材料，香港大学的研究小组说。

兰格说：“虽然这些瓷砖可以用其他方法生产，比如制作双面模具，但这将是相当复杂的，因为瓷砖的设计是非常三维的。”“3D打印提供了更具成本效益的产品和部件的优势。但它最强大的好处是，它可以在不增加成本的情况下，用不同的设计打印每件物品。“。这样，他们可以设计具有不同功能的瓷砖，而不会招致显著的额外成本。

虽然在这项初步研究中，所有的珊瑚瓦都是相同的，但研究小组将在下一次迭代中使用不同的设计，以找出它们如何影响物种。这些设计亦可针对放置瓷砖的环境和水下情况而定；例如，该小组设计这些瓷砖是为了防止淤积，这是香港水域的一个主要问题。

由于瓷砖相互交错，它们看起来就像是海底已经退回和翻新。在某种意义上是这样的。根据香港大学的一份声明，珊瑚礁瓷砖的设计提供了一个“结构复杂的基础”，这给了珊瑚碎片大量的角落和缝隙供锚定，并防止沉积物堆积，这是对珊瑚的主要威胁，他们说。

今年7月，该小组在香港海下湾海岸公园内的三个地点，将种植了珊瑚碎片的珊瑚礁瓷砖放置在大约430平方英尺的面积上。研究人员将在接下来的两年里监测瓷砖上的珊瑚生长情况。这只是项目的开始：团队计划开发新的瓷砖设计，并进一步扩大该地区的海床修复。