改变未来建筑的5种材料 石墨烯气凝胶材料列入

信息来源:1m建筑装饰沙龙   浏览次数:143   发布时间:2020-04-24

虽然科技有时会威胁到环境保护和生态公平,但有时,它也能缓解来自环境的危机。越来越多的材料工程师和设计师专注于研究自然和科技的关系,以开发更具可持续性的建筑材料。Transmaterial系列丛书的作者Blaine Brownell研究和编目了新兴建筑材料及其应用的影响,本文选择了书中五种将会改变未来建筑的创新原型材料进行讨论:


目前广泛应用于建筑的混凝土面临着许多技术挑战。例如,传统的钢筋容易生锈,导致整个复合材料的强度等性能下降;另外,混凝土也很难回收,几乎为一次性材料。Indian School of Design & Innovation的Meenal Sutaria和Shreyas More设计了一种替代复合材料,由多孔碳、丝瓜络纤维、肥土、水泥和包裹在其中的空气组成。选择的每种材料都有自己的优势:多孔碳质量轻,同时可吸附空气污染物;有机丝瓜络增强复合材料韧性;而土壤则起到弹性粘合剂和保持稳定pH值的作用。虽然这种材料仍处于原型研发阶段,但在可生物降解的景观墙中具有广泛的潜在适用性。


材料:石墨烯气凝胶(aerographene)


今天,石墨烯气凝胶是最轻的已知材料,密度为160g/m3,仅为空气密度的六分之一。该物质由中国浙江大学的研究人员研究开发而成,由于自身的超多孔结构,它可以吸收相当于其重量900倍的油,因此非常适合修复石油泄漏。石墨烯气凝胶可任意调节形状,弹性也很好,被压缩80%后仍可恢复原状;它对有机溶剂有超快、超高的吸附力,是已被报道的吸油力最强的材料:现有吸油产品一般只能吸自身质量10倍左右的液体,而石墨烯气凝胶能吸收250倍左右,最高可达900倍,而且只吸油不吸水;另外,石墨烯气凝胶还可能成为理想的储能保温材料、催化剂载体及高效复合材料,具有广阔的前景。


塑料是最具挑战性的环境问题之一。根据生物多样性中心的数据,美国每年使用1000亿个塑料袋,其中只有1%是回收的。预测到2050年,海洋中的塑料将比鱼类更多。受到环境保护的启发,荷兰产品和工业设计师Gert de Mulder开发出一种方法:将废弃的聚乙烯袋转变为用于建筑的模块化砖。她收集并清洁废弃的塑料袋,然后将它们放入模具中压缩加热,制成60×30×10-15cm的坚固“砖块”,还可以保留袋子之前的彩色图案。


政府间气候变化专门委员会在2018年10月的报告中指出,世界生态系统即将面临厄运,并警告说只有12年的时间全球变暖将继续上升1.5°C。这些评估虽然令人担忧,但在设计界努力修改污染性材料实践时可能会产生积极的刺激效果。总部位于伦敦的ecoLogicStudio公司长期以来一直致力于研究微藻材料。其最新项目名为Photo.Synth.Etica,是一种生物塑料建筑纺织品,注入活性藻类循环网络。2018年气候创新峰会的都柏林城堡的Printworks上安装的正是这种材料,32×7米的生物活性外墙每天捕获1kg二氧化碳(大约是20棵成熟树木每天能吸收的重量)。


混凝土生产是温室气体排放的罪魁祸首之一。为了进一步改进混泥土材料,莱斯大学的研究人员将目光投向了纳米级领域,他们研究了硅酸钙水合物(C-S-H)水泥如何结晶,并用它来合成具有特定形状的C-S-H颗粒。研究人员将它们变成立方体,矩形、棱柱、树突状、核壳和菱形,这样的形状能够让它们更密集地放在一起。团队能够通过调整原始种子的浓度、温度和生成过程的持续时间来控制这些最终颗粒的数量、大小和形状。然后将该信息映射成可以与制造商和建造者共享的统一形态图,使他们设计具有特定期望属性的混凝土。


“一个优点是,因为它变得更强硬,所以不需要太多就能达到以前的效果,”Shahsavari解释说“这是由于立方体颗粒的压紧效果更好会产生更强的微观结构;另一个优点是其更耐用,以及更少的孔隙率使得其隔绝了更多化学物质的进入,因此钢筋内部不易受到破坏。”


在过去几个世纪里,建筑材料在不断地推陈出新,引领工程领域不断创造出更美观、更坚固和更舒适的建筑作品。随着科技持续发展,建筑的未来会是什么样子?大胆畅想,未来可期。