不斷變化的氣候模式使數百萬人容易受到極端天氣的影響。隨著溫度波動在世界范圍內變得越來越普遍，傳統耗電的冷卻和加熱系統需要一種更具創新性、更節能的替代方案，從而減輕已經陷入困境的電網的負擔。

德克薩斯 A&M 大學的研究人員創造了新型3D可打印相變材料 (PCM) 復合材料，可以使用更簡單且具有成本效益的制造工藝調節建筑物內部的環境溫度。這些復合材料可以添加到建筑材料中，如油漆、3D 打印作為家居裝飾品，以無縫融入不同的室內環境。

使用可擴展的方法將相變材料集成到建筑材料中的能力，為產生更多的被動溫度提供了機會，在新建筑和現有結構中調節提供了和化學系。

供暖、通風和空調 (HVAC) 系統是住宅和商業機構中最常用的溫度調節方法。

使用稱為制冷劑的溫室材料來產生涼爽干燥的空氣。HVAC 系統的這些持續問題引發了對替代材料和技術的研究，這些材料和技術需要更少的能量來運行，并且可以調節與 HVAC 系統相稱的溫度。

在溫度調節方面引起廣泛興趣的材料之一是相變材料。這些化合物會根據環境溫度改變其物理狀態。

因此，當相變材料儲存熱量時，它們在吸收熱量時從固體轉變為液體，在釋放熱量時反之亦然。因此，與僅依靠外部電源來加熱和冷卻的 HVAC 系統不同，這些材料是被動元件，不需要外部電力來調節溫度。

制造 PCM 建筑材料的傳統方法需要在每個 PCM 顆粒周圍形成一個單獨的殼，就像一個盛水的杯子，然后將這些新包裹的 PCM 添加到建筑材料中。然而，尋找與 PCM 及其外殼兼容的建筑材料一直是一個挑戰。此外，這種傳統方法還減少了可摻入建筑材料中的 PCM 顆粒的數量。

為了克服這些挑戰，過去的研究表明，當使用與液體樹脂混合的相變石蠟時，樹脂既可以作為外殼，也可以作為建筑材料。這種方法將 PCM 顆粒鎖定在各自的口袋內，使它們能夠安全地進行相變并管理熱能而不會泄漏。

研究團隊首先將光敏液體樹脂與相變石蠟粉相結合，創造出一種新的 3D 可打印墨水復合材料，改進了含有 PCM 的建筑材料的生產過程，并消除了包括封裝在內的幾個步驟。

樹脂/PCM 混合物柔軟、糊狀且具有延展性，非常適合 3D 打印，但不適用于建筑結構。因此，通過使用光敏樹脂，他們用紫外線將其固化以固化可 3D 打印的糊狀物，使其適用于實際應用。

他們發現嵌入樹脂中的相變蠟不受紫外線的影響，占打印結構的 70%。與目前工業中使用的大多數可用材料相比，這是一個更高的百分比。

他們通過 3D 打印小型房屋形狀模型，并測量將房屋放入烤箱時的溫度，來測試其相變復合材料的溫度調節。分析表明，與傳統材料制成的模型相比，該模型的溫度與加熱和冷卻熱循環的外部溫度相比相差40%。

未來，研究人員將試驗除石蠟之外的不同相變材料，以便這些復合材料可以在更寬的溫度范圍內運行，并在給定的周期內管理更多的熱能。

對材料在降低能耗的同時保持建筑舒適度的潛力感到興奮，可以將具有不同熔化溫度的多種 PCM 結合起來，并將它們精確地分配到單個打印對象的各個區域，以在整個四個季節和全球范圍內發揮作用。