瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员开发出一种全新的、完全生物基建筑材料，其核心原料来自一个出人意料的来源——酵母。通过3D打印，这种材料可以被定制成各种建筑和室内设计构件，用来替代目前常见的不可再生或化石基材料，例如石膏、塑料和合成纺织品。应用场景包括调节日光、遮挡阳光的屏风、隔断以及墙体系统等。

这项研究以《用于建筑应用的新型3D可打印酵母基材料》为题，发表在期刊《建筑研究前沿》（Frontiers in Architectural Research）上。

建筑业在全球温室气体排放和资源消耗中占据相当大的比例，因此开发可再生、资源高效的替代材料尤为紧迫。查尔姆斯的研究团队在这项工作中，重点探索如何利用工业剩余物来制备新材料，以推动建筑和建成环境向更高水平的循环利用转变。

酵母、纤维素与藻类“调配”的水凝胶

新材料由面包酵母、木材纤维素、来自藻类的海藻酸盐、植物甘油以及水共同构成。这些成分混合后形成一种水凝胶——质地柔软、类似果冻、可塑性强，并且可以通过3D打印成型。

查尔姆斯建筑与土木工程系教授、研究负责人 Malgorzata Zboinska 表示，她长期关注建筑与活体材料的结合：“本质上，这项研究是在尝试创造一种完全由有机、可再生成分构成的建筑材料。通过把生物材料与数字化制造结合，我们可以用一种全新的方式来设计和生产建筑构件。”

像烘焙一样的“零废”3D打印流程

该项目将设计、材料创新与先进制造技术整合在一起。整个过程在某种程度上类似烘焙，但步骤顺序有所不同：首先对酵母加热，使其失活，然后再与其他成分混合，制成均匀的混合物。

随后，研究人员利用基于压力的3D打印技术，在室温下直接打印建筑元素。打印过程中无需额外加热，也不需要支撑结构，从而降低能耗并减少材料浪费。

查尔姆斯建筑与土木工程系博士生、论文合著者 Yagmur Bektas 指出，3D打印能够在几乎不产生废料的前提下制造复杂形状：“我们可以直接在打印过程中设计和制造材料，对其形态、纹理以及材料在构件中的分布进行高度精细的控制。”

通过调整配方比例，研究人员可以改变材料的透明度、颜色和表面质感，使其特别适合用于室内，如日光调节屏风、墙板或隔断等。材料本身呈现从黄色到棕色的自然色调，未来也可通过天然颜料或具备产色能力的酵母菌株来进一步调节颜色。同时，还可以通过不同的打印图案来改变材料的透光性和触感。

从长远看，这种酵母基材料有望成为塑料及其他石油基产品（例如合成纺织品）的环保替代方案。

从烘焙与酿造走向建筑

在建筑领域，酵母作为材料成分的应用几乎尚未被探索。Zboinska 解释说，酵母具有指数式生长的特性，对环境条件要求不高，也不特别容易受到污染影响。由于酵母由单细胞生物组成，更容易获得均质、可预测的材料性能。

这项新配方的独特之处在于，酵母并非用于传统意义上的发酵过程，而是作为生物质本身参与材料构成，成为赋予材料体积、稳定性和强度的关键成分。

Zboinska 还强调了利用酿造业和农业等行业副产品的潜力。这些副产品往往被直接丢弃，如果不能再用作食品或动物饲料，就可以被转化为建筑材料，实现资源再利用。

与自然“共设计”的材料观

与传统追求“尽可能长久”的建筑材料不同，生物基材料为可持续性和材料循环提供了新的思路。酵母基材料可生物降解，使用寿命结束后可以回归自然，这是循环设计的重要一环。

Zboinska 指出，这种思路挑战了“材料必须尽可能长久存在”的传统观念：“我们可以重新思考材料的生命周期，让其更短，甚至把材料的老化和降解过程本身纳入设计考量。”

迈向自愈与净化功能的活体材料

目前的研究结果显示出很大潜力，但要在建筑实践中大规模应用，还需要进一步工作。后续研究将重点评估材料的关键性能，如强度、防火性能、防潮能力，以及数字制造的放大应用和更坚固结构的开发。

Zboinska 认为，建筑工程活体材料（ELMs）的前景非常广阔，未来可以针对多种功能进行定制，例如具备自愈能力的材料，或能够通过中和有害物质和污染物来净化空气的材料。

她表示，目前取得的成果是迈向全新建筑材料类型的重要第一步：“可以说，我们正在为一种将可持续性、功能性与设计紧密结合的未来建筑发展方向打下基础。”