水泥可以发光?
在火星上可以建房子?
半透明的木头?
可降解的家具?
可吸收污染的砖?
咋一听像是天方夜谭,但这些新材料真的已经研发出来,投入建筑业指日可待。从公共道路到商业写字楼,再到医疗建筑,任何一个领域都有可能成为这些新材料的“试金石”。一旦“测试”成功,建筑外观、性能将发生颠覆性变化,医疗建筑将从选材阶段就实现环保、节能、智能。下面快来一览这些会使建筑发生颠覆的新材料!
(一)半透明的木头
这是一种由瑞典皇家理工学院研究员拉斯·贝格隆德团队研发出的透明可再生木材。
这种木材其实是一种被剥离某种化学成分的薄板,拉斯·贝格隆德说:
当木质素被剥离之后,木板变成了漂亮的白色,但是还不透明,于是又和聚甲基丙烯酸甲酯混合改变了混合材料的折射率,于是就出现了半透明的效果。”
这种材料是可再生的,还具有高强度、高韧性,低密度、低导热性的优势,未来很有可能替代窗户所用的玻璃,节能效果和太阳能电池媲美,遮光效果大致和毛玻璃相当。
无独有偶,美国马里兰大学的研究人员,同样研发出了这样的透明木头。
他们将木头放到加入了氢氧化钠和一些其他的化学物品的水中煮2个小时,木质素就被去除了,然后木块上添加环氧树脂,这一步将木块的硬度提升至原来的4~5倍。
用传统材料会将光线散射开,但如果换用这种透明木头的话,可以直接让光照程度提升几个数量级。
目前这个团队已经做出了从一张纸的厚度到1cm厚的木块,这比瑞典研究人员又进了一步。
(二)可以代替空调的墙壁
由Areti Markopoulou率领的来自加泰罗尼亚的先进建筑研究所(IAAC)的团队,发明了一种名为水陶瓷(Hydroceramics)的新材料。该材料由水凝胶气泡组成,在水中可溶胀到原先体积的400倍。根据这种性质,这种球吸收的液体将会在炎热的天气蒸发到周围空气中,从而起到降温的作用,降温效果堪比空调。
(三)用烟头制造的高效砖
一个人的垃圾可能是另一个人的建筑材料。皇家墨尔本理工大学(通常称为RMIT大学)的研究者们研发出了一种使用烟卷制砖的技术。以Abbas Mohajerani博士为首的研究小组发现,用烟卷体积的1%制造粘土砖,可以完全抵消全球一年生产的香烟,同时生产出更轻更高效的砖。
(四)不用水混合的混凝土
假设我们最终移民到火星,水将成为我们最珍贵的资源。西北大学的一个团队探索了一种代替通常混凝土混合物来生产混凝土。他们选择了一项早在1970年代初就研发出的硫磺基混凝土的技术。
(五)能发光的水泥
为了应对新的建筑模型,莫雷利亚大学的Rubio Avalos教授,研发了一种具有吸收和辐照光能的水泥,可减少当前材料的光和热系统产生的能量消耗。这种材料是写字楼、医院、道路等高耗能建筑节能材料的最佳选择之一。
这种新材料是将一些原料(二氧化硅、河砂、工业废弃物、碱和水)通过缩聚方法提炼获得的。发光水泥保守估计约为100年的寿命周期。
整个材料制作过程只需要在室温下进行就可以,不需要高能量的消耗。与其他类型的水泥如波特兰混凝土,或其他的合成塑料相比,制造中产生的污染物较低。
这种新型智能材料大部分应用于建筑市场:外墙、游泳池、浴室、厨房、医院停车场、道路安全和道路标志,这种材料还可用于再无法导入电力的空间,或者其他任何想要照明或标记的位置。
因为它完全不需要配备电力系统,仅仅需要用太阳光,就能完成所谓的“充电”过程,在其代替普通水泥的同时,减少了其他能源的投入。
目前,这种发光混凝土尚未代替传统的混凝土,已经在墨西哥、智利、西班牙、阿根廷和巴西等国家销售。
(六)最轻的抗震加固材料
古老的建筑需要通过支撑或是螺栓将其稳固在地基上,以此来防止其在地震中与地面分离。但是考虑到建筑的时间及材料,传统的加固方式很有可能影响建筑的美观。
近几年,日本石川制造出一种超级轻的抗震材料并命名为CABKOMA Strand Rod,既不影响美观,也起到了十足的抗震作用。
该材料核心为碳纤维,外部覆以合成纤维及无机纤维,最外层涂以热塑性树脂。158m长的碳纤维重量小于一根浇花用的普通软管,一只手就能提得起来。该材料的抗拉强度像钢铁一样,重量却比钢铁轻90%。不像刚性杆需要打孔安装,该材料灵活,轻量,采用螺丝与胶粘固定,相对而言更加安全。
碳纤维的抗震机理与传统加固方式相同,但它并不需要将建筑外墙锚固在地基上,而是将建筑屋顶系链在地面上,条状碳纤维像竖琴一样沿建筑侧壁垂帘而下,与建筑的地下框架部分相连,同时建筑内墙也布满碳纤维网以起到加强作用。当地面剧烈晃动时,房屋会随地面一起运动而不至于倒塌。
考虑到其所需占用的空间,该加固法并不适用于建筑物密集的城市及较高的建筑。但可以确信,它能够应用于地震频发带以避免某些易损地标性建筑在震中被摧毁。另外,这些轻薄的碳纤维设计良好,被用作建筑安全网本身就充满了无限的魅力。
(七)可降解的家具
如果椅子由混合肥料组成,将会怎样?近几年,Terreform ONE和Genspace公司通过类似的工艺共同研发了两张生物塑料椅:一种是马车躺椅,由一系列白骨以参数化外形构成的,椅子上加了柔软的垫子;另一种是儿童椅,由片段联动组成,可调节成不同的形状。
(八)可吸收污染的砖
可呼吸的砖被设计为建筑正常通风系统的一部分,它是一种双层结构,外部是精制的砖,内层是标准绝缘的结构。呼吸砖的设计概念是旋风过滤,利用现代真空吸尘器的理念,将空气中重的污染颗粒分离出来,然后掉落到在墙的底部可移除的漏斗中。
(九)利用光就可以净化污水的新型材料
美国和中国的研究人员研发出了一种新型纳米复合材料,该材料可以利用水流分解有机污染物!该纳米复合材料分解有机污染物的主要原理是光催化作用,利用ZnO纳米棒形变产生的电场分离光电子和空穴,降低复合速率,提高光催化活性。
他们的结果证实了一种新的设计光催化剂的方法,该纳米复合材料可实际应用于诸如废水净化等方面。
(十)免蒸泡沫混凝土砌块砖
泡沫混凝土砌块(又称免蒸压加气块)属于加气混凝土砌块的一种,其外观质量、内部气孔结构、使用性能等均与蒸压加气混凝土砌块基本相同。这是一种新型节能环保墙体材料,具有轻质高强,减轻建筑物负荷;良好的抗压性能;抗震性好;不开裂、使用寿命长;抗水性能好的突出特点。