水泥可以發(fā)光?
在火星上可以建房子?
半透明的木頭?
可降解的家具?
可吸收污染的磚?
咋一聽像是天方夜譚,但這些新材料真的已經(jīng)研發(fā)出來,投入建筑業(yè)指日可待。從公共道路到商業(yè)寫字樓,再到醫(yī)療建筑,任何一個領域都有可能成為這些新材料的“試金石”。一旦“測試”成功,建筑外觀、性能將發(fā)生顛覆性變化,醫(yī)療建筑將從選材階段就實現(xiàn)環(huán)保、節(jié)能、智能。下面快來一覽這些會使建筑發(fā)生顛覆的新材料!
(一)半透明的木頭
這是一種由瑞典皇家理工學院研究員拉斯·貝格隆德團隊研發(fā)出的透明可再生木材。
這種木材其實是一種被剝離某種化學成分的薄板,拉斯·貝格隆德說:
當木質素被剝離之后,木板變成了漂亮的白色,但是還不透明,于是又和聚甲基丙烯酸甲酯混合改變了混合材料的折射率,于是就出現(xiàn)了半透明的效果。”
這種材料是可再生的,還具有高強度、高韌性,低密度、低導熱性的優(yōu)勢,未來很有可能替代窗戶所用的玻璃,節(jié)能效果和太陽能電池媲美,遮光效果大致和毛玻璃相當。
無獨有偶,美國馬里蘭大學的研究人員,同樣研發(fā)出了這樣的透明木頭。
他們將木頭放到加入了氫氧化鈉和一些其他的化學物品的水中煮2個小時,木質素就被去除了,然后木塊上添加環(huán)氧樹脂,這一步將木塊的硬度提升至原來的4~5倍。
用傳統(tǒng)材料會將光線散射開,但如果換用這種透明木頭的話,可以直接讓光照程度提升幾個數(shù)量級。
目前這個團隊已經(jīng)做出了從一張紙的厚度到1cm厚的木塊,這比瑞典研究人員又進了一步。
(二)可以代替空調的墻壁
由Areti Markopoulou率領的來自加泰羅尼亞的先進建筑研究所(IAAC)的團隊,發(fā)明了一種名為水陶瓷(Hydroceramics)的新材料。該材料由水凝膠氣泡組成,在水中可溶脹到原先體積的400倍。根據(jù)這種性質,這種球吸收的液體將會在炎熱的天氣蒸發(fā)到周圍空氣中,從而起到降溫的作用,降溫效果堪比空調。
(三)用煙頭制造的高效磚
一個人的垃圾可能是另一個人的建筑材料?;始夷珷柋纠砉ご髮W(通常稱為RMIT大學)的研究者們研發(fā)出了一種使用煙卷制磚的技術。以Abbas Mohajerani博士為首的研究小組發(fā)現(xiàn),用煙卷體積的1%制造粘土磚,可以完全抵消全球一年生產(chǎn)的香煙,同時生產(chǎn)出更輕更高效的磚。
(四)不用水混合的混凝土
假設我們最終移民到火星,水將成為我們最珍貴的資源。西北大學的一個團隊探索了一種代替通?;炷粱旌衔飦砩a(chǎn)混凝土。他們選擇了一項早在1970年代初就研發(fā)出的硫磺基混凝土的技術。
(五)能發(fā)光的水泥
為了應對新的建筑模型,莫雷利亞大學的Rubio Avalos教授,研發(fā)了一種具有吸收和輻照光能的水泥,可減少當前材料的光和熱系統(tǒng)產(chǎn)生的能量消耗。這種材料是寫字樓、醫(yī)院、道路等高耗能建筑節(jié)能材料的最佳選擇之一。
這種新材料是將一些原料(二氧化硅、河砂、工業(yè)廢棄物、堿和水)通過縮聚方法提煉獲得的。發(fā)光水泥保守估計約為100年的壽命周期。
整個材料制作過程只需要在室溫下進行就可以,不需要高能量的消耗。與其他類型的水泥如波特蘭混凝土,或其他的合成塑料相比,制造中產(chǎn)生的污染物較低。
這種新型智能材料大部分應用于建筑市場:外墻、游泳池、浴室、廚房、醫(yī)院停車場、道路安全和道路標志,這種材料還可用于再無法導入電力的空間,或者其他任何想要照明或標記的位置。
因為它完全不需要配備電力系統(tǒng),僅僅需要用太陽光,就能完成所謂的“充電”過程,在其代替普通水泥的同時,減少了其他能源的投入。
目前,這種發(fā)光混凝土尚未代替?zhèn)鹘y(tǒng)的混凝土,已經(jīng)在墨西哥、智利、西班牙、阿根廷和巴西等國家銷售。
(六)最輕的抗震加固材料
古老的建筑需要通過支撐或是螺栓將其穩(wěn)固在地基上,以此來防止其在地震中與地面分離。但是考慮到建筑的時間及材料,傳統(tǒng)的加固方式很有可能影響建筑的美觀。
近幾年,日本石川制造出一種超級輕的抗震材料并命名為CABKOMA Strand Rod,既不影響美觀,也起到了十足的抗震作用。
該材料核心為碳纖維,外部覆以合成纖維及無機纖維,最外層涂以熱塑性樹脂。158m長的碳纖維重量小于一根澆花用的普通軟管,一只手就能提得起來。該材料的抗拉強度像鋼鐵一樣,重量卻比鋼鐵輕90%。不像剛性桿需要打孔安裝,該材料靈活,輕量,采用螺絲與膠粘固定,相對而言更加安全。
碳纖維的抗震機理與傳統(tǒng)加固方式相同,但它并不需要將建筑外墻錨固在地基上,而是將建筑屋頂系鏈在地面上,條狀碳纖維像豎琴一樣沿建筑側壁垂簾而下,與建筑的地下框架部分相連,同時建筑內墻也布滿碳纖維網(wǎng)以起到加強作用。當?shù)孛鎰×一蝿訒r,房屋會隨地面一起運動而不至于倒塌。
考慮到其所需占用的空間,該加固法并不適用于建筑物密集的城市及較高的建筑。但可以確信,它能夠應用于地震頻發(fā)帶以避免某些易損地標性建筑在震中被摧毀。另外,這些輕薄的碳纖維設計良好,被用作建筑安全網(wǎng)本身就充滿了無限的魅力。
(七)可降解的家具
如果椅子由混合肥料組成,將會怎樣?近幾年,Terreform ONE和Genspace公司通過類似的工藝共同研發(fā)了兩張生物塑料椅:一種是馬車躺椅,由一系列白骨以參數(shù)化外形構成的,椅子上加了柔軟的墊子;另一種是兒童椅,由片段聯(lián)動組成,可調節(jié)成不同的形狀。
(八)可吸收污染的磚
可呼吸的磚被設計為建筑正常通風系統(tǒng)的一部分,它是一種雙層結構,外部是精制的磚,內層是標準絕緣的結構。呼吸磚的設計概念是旋風過濾,利用現(xiàn)代真空吸塵器的理念,將空氣中重的污染顆粒分離出來,然后掉落到在墻的底部可移除的漏斗中。
(九)利用光就可以凈化污水的新型材料
美國和中國的研究人員研發(fā)出了一種新型納米復合材料,該材料可以利用水流分解有機污染物!該納米復合材料分解有機污染物的主要原理是光催化作用,利用ZnO納米棒形變產(chǎn)生的電場分離光電子和空穴,降低復合速率,提高光催化活性。
他們的結果證實了一種新的設計光催化劑的方法,該納米復合材料可實際應用于諸如廢水凈化等方面。
(十)免蒸泡沫混凝土砌塊磚
泡沫混凝土砌塊(又稱免蒸壓加氣塊)屬于加氣混凝土砌塊的一種,其外觀質量、內部氣孔結構、使用性能等均與蒸壓加氣混凝土砌塊基本相同。這是一種新型節(jié)能環(huán)保墻體材料,具有輕質高強,減輕建筑物負荷;良好的抗壓性能;抗震性好;不開裂、使用壽命長;抗水性能好的突出特點。