在科技飞速发展的时代,各种新颖的建筑材料层出不穷,而且几乎都具有轻质、高强、保温、节能、装饰等特点。
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采用新型建筑材料不仅可以大大改善建筑的功能,还可以使建筑的内外更加现代化,满足人们的审美要求。一些新型建筑材料可以显著减轻建筑物的重量,为推广轻型建筑结构创造条件,促进建筑施工技术的现代化并大大加快施工速度。如今,新型建筑材料的发展已成为不可阻挡的趋势。
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越来越多的国内外材料工程师和设计师专注于研究自然与技术之间的关系,以开发更可持续的建筑材料。本文整理了Letuild网站总结的10种可能彻底改变建筑行业的创新材料。
1、半透明木材
来自斯德哥尔摩KTH皇家理工学院的研究人员开发了一种适合大规模生产的新型透明木材材料,这种材料是通过去除木材单板中的木质素制成的。去除木质素后,木材会变成美丽的白色,但由于木材不是天然透明的,他们通过纳米级处理达到半透明效果。
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KTH木材科学中心的教授拉斯·贝里隆德提到:“透明木材是太阳能电池的良好材料,因为它是一种低成本、易获得的可再生资源。”透明木材还可以用于窗户和建筑物的外墙,这可以让光线进来,同时保持房屋的隐私。贝里隆德说,下一步是提高材料的透明度和扩大生产。该项目由克努特和爱丽丝·瓦伦堡基金会资助。
来源:KTH官方网站彼得·拉尔森。
2、浮桥
在意大利伊塞奥湖的湖面上,有一个建筑行业的重大创新——艺术家克里斯托和让-克洛德的浮动码头。浮桥是一条三公里长的人行道,由22万个高密度聚乙烯立方体组成,周围是10万平方米的黄色织物,这些元素自然地随着伊塞奥湖的波浪波动。
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浮桥的安装由一家位于保加利亚的公司(深潜系统公司)完成。在三个月的时间里,他们在92米深的湖底安装了大约220个六吨重的锚,然后将聚乙烯立方体固定在这些锚上,并用尼龙织物覆盖。600多名工人参与了浮桥的安装。
来源:Christo和Jeanne-Claude,意大利伊塞奥湖的浮动码头,2014-16。
图片:沃尔夫冈·沃尔茨2016 Christo起源于christojeanneclaude官方网站。
3、生物家具
生物塑料家具的创新发明归功于Terreform One和Genspace的共同努力。到目前为止,已经用这种材料制作了两件家具——躺椅和儿童小椅子。
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这种创新材料被称为Mycoform,由木屑、石膏、燕麦麸和灵芝混合制成。添加灵芝是因为它具有分解废物和生成固体结构材料的能力。这种耐用的生物塑料复合材料不仅适用于家具,而且在建筑方面也有应用潜力。
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Terreform ONE声称,一旦生物材料达到使用寿命,它就可以在任何生物环境(如花园)中分解。此外,他们还表示,这种技术可以很容易地转移到发展中国家,由这些材料制成的产品将成为传统建筑业的有趣替代品。
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来源:terreform官网。
4、自修复混凝土
混凝土是使用最广泛的建筑材料,但它有一个严重的缺陷:受力时容易开裂。如果这些裂缝变得过大,将导致钢筋腐蚀,这不仅会导致建筑物不美观,还会破坏建筑物的结构和质量。
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自修复混凝土是由荷兰代尔夫特大学土木工程师施朗根博士发明的,其自修复过程需要加热。为了在道路建设中使用这种材料,Schlagen博士的团队设计了一种特殊的车辆,该车辆通过道路上的感应线圈提供热量。Schlagen估计,如果这种车辆每四年在道路上行驶一次,其修复道路的能力每年将为国家节省9000万美元。
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此外,研究人员TU Delft正在研究将细菌嵌入混凝土混合物中,以使混凝土具有自愈能力。细菌混凝土是建造危险废物地下固定框架的理想选择,这意味着在设计混凝土结构时可以以更经济的方式解决耐久性问题,而无需人为干预和修复。但对于住宅楼来说,传统的裂缝修复仍然是一种更具经济吸引力的解决方案。
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来源:代尔夫特大学官网。
5、火星混凝土
由库萨蒂斯领导的西北大学研究团队开发出了可应用于火星的混凝土材料。高强度的火星混凝土可以快速制造,并且可以承受陨石的撞击——这是为人类提供庇护所的关键要素。
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为了制造火星混凝土,库萨蒂斯将硫磺加热到240℃融化成液体,并以1: 1的比例使用火星土壤作为骨料。冷却后,获得了火星混凝土。
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库萨蒂斯认为,火星混凝土的高强度归因于火星土壤颗粒的小尺寸。他的团队还发现,当混凝土破碎并重新熔化时,它会变得更坚固,这可能是由于颗粒尺寸的进一步减小。
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库萨蒂斯表示,常规混凝土需要28小时才能发挥其全部强度性能,而火星混凝土只需要1-2小时,因此库萨蒂斯认为这是一种理想的3D打印材料,它可以利用火星的本地资源打印建筑物,这将比从地球发送材料更有效和可持续。
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来源:西北大学官网。
6、烟头砖
人类每年生产约600万支香烟,导致120万吨香烟末端废物。烟头的生物降解性很差,过滤器中截留的重金属(如砷、铬、镍和镉)会渗透到土壤和河流中,这对环境非常有害。为了减少烟头对环境的污染,RMIT的研究人员开发了更轻、更节能的烟头砖。
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由阿巴斯·莫哈耶拉尼博士领导的皇家墨尔本理工大学的一个团队证明,掺有1%烟头的砖的性能与普通砖非常相似,制成的砖更轻,隔热性能更好,制造所需的能源更少,可以降低砖的生产成本。在烧制过程中,烟头中的重金属和其他污染物被截留并固定在砖块中,从而减少了环境污染问题。
来源:RMIT官网。
7、砖冷却系统
通过粘土和水凝胶的结合,加泰罗尼亚高级建筑学院的学生发明了一种对建筑物内部具有冷却效果的新材料,命名为Hydroceramic。
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水化剂能够将室内温度降低6摄氏度之多。它的冷却效果来自于结构中存在的水凝胶,它可以吸收高达自身重量500倍的水。通过结合水凝胶的蒸发特性和粘土的湿度控制特性,可以生产出对热和水敏感的复合材料。这是一个被动蒸发系统。在炎热的天气下,水凝胶吸收的水分被释放出来降低温度,可以有效地保持人体舒适区的温度和湿度平衡。
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来源:IAAC官方网站。
8、污染吸附砖
加州理工大学助理教授卡门·特鲁德尔开发的织物砖可以吸入空气体中的污染物并释放过滤后的空气体。这种材料可以设计为建筑物通风系统的一部分,也可以布置在带有窗户和冷却系统的墙上。它的外部是砖砌的,内部是标准的保温层,中心是旋风过滤系统,该系统将空气体颗粒从空气体中分离出来并收集在可移动的料斗中。
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经过测试,该系统可以过滤30%的细颗粒和100%的粗颗粒。从长远来看,由于整个系统相对便宜,污染吸附砖可能会成为建筑物中最常见的材料之一,这是降低城市污染水平的有效方法。
来源:calpoly官网。
9、发光水泥
来自莫雷利亚UMSNH的joséCarlos rubioávalos博士发明了一种具有吸收和发光能力的水泥,可用于游泳池、停车场、道路安全标志等场所。此外,我们还可以在石油开采平台和任何想要照明或标记但无法通电的房间中使用它,因为它不需要配电系统。据估计,发光水泥的使用寿命可超过100年,并且材料易于回收利用。
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据官方报道,这种发光水泥的本质是通过原材料(二氧化硅、河沙、工业废料、碱和水)的缩聚反应获得的,该过程在室温下进行,无需高能耗。与其他类型的水泥相比,制造过程中产生的污染较少。
10、钢绞线杆
据估计,由于人口老龄化和新生儿减少,日本工业将严重缺乏劳动力,由于基础设施老化,维修和翻新成本也在增加。为了解决这些问题,日本小松实验室一直在研究和开发具有“重量轻、强度高、耐腐蚀”等特点的碳纤维复合材料。
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该实验室发明了一种名为CABKOMA钢绞线电杆的新材料,这是一种热塑性碳纤维复合材料,可用作轻质抗震钢筋,并且在美学上也非常讨喜。由于热塑性树脂用作基础材料,即使在硬化后,该材料也可以通过加热重新成型。
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来源:小松町官网。
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