Строительные материалы будущего

Пластмассовый мир победит: какими будут строительные материалы будущего?

Недавно компания Илона Маска Tesla презентовала керамическую черепицу со встроенными солнечными батареями. Лайф #Дом рассказывает, какие строительные материалы останутся в будущем, а какие, скорее всего, исчезнут.

Какой пластик?

Первый в мире синтетический пластик был получен в Нью-Йорке в 1907 году учёным Лео Бейклендом. А утвердиться в качестве дизайнерского и архитектурного материала ему удалось в 1961 году во время промышленной выставки в Лондоне, где он впервые выступил не в качестве мутного бесформенного куска пластмассы, а как дизайнерский материал нового поколения с широкими возможностями и рассчитанный на массового потребителя.

Современную промышленность и промышленный дизайн невозможно представить без пластика. В прямом соответствии с названием он пластичен и способен подстроиться практически под любые потребности человека: от пластиковых бутылок до объектов ландшафтного дизайна.

Кроме того, у пластика есть ещё одна ключевая черта, делающая его устойчивым к колебаниям моды: он умеет имитировать практически любой другой материал, будь то стекло, камень или керамика.

Прошлый фестиваль промышленного дизайна в Лондоне был посвящён возможностям современных полимерных материалов. Зрители могли видеть дизайнерскую одежду, обувь, посуду, мебель, объекты ландшафтного дизайна и даже целые дома, которые даже с близкого расстояния не выглядели как “пластиковые”.

Фото: © facebook.com/architecturerepublic

Или пластиковая посуда, выглядящая как керамическая даже с близкого расстояния.

Фото: © dezeen.com

Архитектор Амалия Тальфельд также считает, что за пластиком, как материалом для дизайна и архитектуры, будущее. Все остальные материалы по сравнению с ним сегодня вне конкуренции. Единственный и самый главный вопрос к производителям пластика лежит в области этики – удастся ли сделать его производство экологичным и какой способ переработки полимерных отходов придумают в будущем?

— Пластика будет всё больше и больше, несмотря на огромный тренд натуральных продуктов и материалов, который мы сейчас наблюдаем. Всё дело в дешевизне и практичности, а с учётом последних технологий пластик как материал становится вечным. И адекватной замены ему нет. Для печати на 3D-принтерах в 90% случаев используются полимеры. Главный вопрос, как его потом утилизировать, как перебарывать, чтобы вред для окружающей среды был минимальным.

Уже существуют пластиковый паркет или пластиковая плитка, которые невозможно отличить от дерева и керамики. К тому же, в повседневной жизни у них лучшие показатели, они не гниют, как дерево, и не так сложны в эксплуатации, как керамика. На мой взгляд, сегодня дизайнеры и архитекторы использовали далеко не все возможности пластика.

Например, на последней интерьерной выставке в Милане было представлено множество слэбов (пластиковый массив, мастерски имитирующий дерево или камень), которые уже невозможно отличить от натурального камня, причём даже профессионалам, — рассказала Лайфу дизайнер.

К слову, в симпатии к пластику в качестве строительного материала успели отметиться и российские дизайнеры. Например, в 2011 году дизайн-бюро Za Bor в рамках Московской архитектурной биеннале представило трёхэтажный пластиковый дом на 5-й Кожуховской улице. Проект так и не был реализован.

Фото: © facebook.com/RockwoolRussia

А с камнем что?

Несмотря на популярность пластика, традиционный в строительстве камень остаётся востребованным у современных дизайнеров. Природный камень по-прежнему популярен для наружных и внутренних отделочных работ. Правда, его цена значительно выше, чем пластика, имитирующего аналогичную каменную поверхность.

Например, на последней архитектурной биеннале в Венеции Швейцарские архитекторы представили макет дома из известняка, чья структура сложена таким образом, чтобы поддерживать саму себя без специальных растворов и клея.

По словам авторов проекта, дом должен продемонстрировать будущее экологически чистого строительства, где не используются токсичные и не подлежащие переработке материалы.

Фото: © dezeen.com/ Iwan Baan

К последним архитектурным проектам относится также жилой квартал в китайском Ханчжоу вдоль канала реки, созданный полностью из природного камня.

Британский архитектор Дэвид Чипперфилд говорит, что поскольку квартал находится на окраине города и полностью вписан в болотный ландшафт, окружён садами, поэтому другой материал, кроме серого минималистичного камня, выглядел бы просто странно.

Фото: © dezeen.com

Дерево как признак роскоши

Пожалуй, наиболее интересная судьба в качестве материала будущего уготована дереву. С одной стороны, любая идея строительства из натуральной древесины упирается в вопрос об ограниченности природного ресурса, с другой, вот уже несколько лет подряд мы наблюдаем мощный экологический ренессанс, связанный с потребительским выбором в пользу натуральных продуктов и материалов.

Именно с последними экотрендами связан небывалый подъём спроса на мебель и предметы интерьера из дерева. Их цена значительно выше мебели и отделочных материалов из прессованной древесины или картона.

Фото: © dezeen.com

Вероятно, из всех строительных материалов именно дерево имеет наиболее высокие шансы на исчезновение. Поскольку оно, в отличие от пластика, ограниченный ресурс. И даже высокая стоимость деревянных дизайнерских вещей или архитектурных форм не способна снизить желание потребителя окружить себя натуральными и ароматными (как известно, запах дерева часто используется при создании селективной парфюмерии) изделиями.

Строительные материалы будущего

Статья о достижениях науки, которые могут пригодиться в строительстве, например, о получении более экологически чистых материалов.

Опытно-экспериментальные разработки обеспечивают развитие строительной отрасли

Внедрение новых материалов в строительстве зачастую происходит достаточно медленно. Строители консервативны и скептически относятся к новым перспективным продуктам, предпочитая им имеющиеся недорогие и проверенные временем материалы. Между тем, в современном материаловедении появляются все новые разработки, созданные пытливыми умами ученых и инженеров.

Сторонники новшеств убеждены, что в данное время наблюдается рост интереса к перспективным материалам, качества и свойства которых идут далеко за пределы современных требований к экологически чистому и бережливому производству. Material ConneXion является глобальной библиотекой ресурсов для архитекторов, инженеров и проектировщиков. Здесь в архивах вы найдете тысячи сохраненных образцов материалов. Библиотека растет, пополняясь ежемесячно в среднем 40-50 новыми образцами.

Присоединяйтесь к более 3 тыс. наших подписчиков. 1 раз в месяц мы будем отправлять на ваш email дайджест лучших материалов, опубликованных у нас на сайте, на странице в LinkedIn и Facebook.

Вице-президент Material ConneXion Эндрю Дент (Andrew Dent), который также является специалистом в области материаловедения, отмечает последние несколько лет постоянно растущий интерес к новым материалам на фоне полемики по поводу перехода на новые экологические стандарты в строительстве. “Экологичность материалов перестает быть просто маркетинговым ходом, становясь нормой. Производители быстро сообразили, насколько важно говорить о чистоте и безопасности своей продукции, хотя бы потому, что часто это закреплено на законодательно уровне. Экологически чистые материалы становятся все больше доступными и разнообразными. Все это понимают”, говорит Дент. “Для этого сегмента продукции выход на рынок был успешным. Я могу судить об этом по многочисленным представителям строительных компаний, которые обращаются к нам. Экологичность теперь стала обычным показателем любого материала”.

Дент считает, что по мере того, как в строительстве стали все больше внимания уделять вопросам экологической безопасности, появляются новые производители перспективных строительных материалов, которые стремятся пойти еще дальше, и тем самым выделится среди других игроков на рынке. “Прямо сейчас появляется множество разработок на основе натурального сырья. Мы говорим о том, что может быть выращено, получено каким-либо способом от природы и затем переработано в сырье с измененными свойствами”.

Дент отмечает, что к ним в компанию часто обращаются архитекторы и дизайнеры, которые стремятся придать уникальность своим проектам за счет применения материалов растительного происхождения либо продуктов переработки. Одним из примеров может служить так называемый “биокирпич”, который производит итальянская Biomattone. В состав этого кирпича входит пеньковое волокно и натуральная известь в роли связующего. MyCo Board – конструкционный листовой материал, производимый Ecovative из Грин-Айленда (США), по мнению Дента, является еще одним ярчайшим примером. Материал в буквальном смысле выращивается из мицелия грибов на отходах сельскохозяйственного производства. В результате получают доску со свойствами сравнимыми с ДВП средней плотности.

“Прямо сейчас появляется множество разработок на основе натурального сырья”.

– Andrew Dent, Material ConneXion

“Продукция вторичной переработки также пользуется спросом”, считает Дент. И приводит в пример древесноподобную плиту от компании Fiber Pattana Co. Ltd из Таиланда, материалом для которой служит картонная тара от напитков.

Применение древесины в строительстве может расшириться благодаря лабораторным испытаниям, которые начинают приносить плоды. Исследователи из Королевского технологического института (Швеция) разработали технологию промышленного производства прозрачной древесины. Им удалось очистить древесную целлюлозу от лигнина путем простой химической обработки. В результате материал обесцвечивается. Затем подложка из целлюлозы пропитывается прозрачным полимером, делая древесину также оптически прозрачной без ухудшения прочностных характеристик. Отметим, что этот материал может применяться не только в строительстве. Так, например, Ларс Берглунд (Lars Berglund) из Королевского технологического института считает, что помимо окон прозрачная древесина хорошо бы смотрелась на панелях солнечных батарей.

По мнению Дента, сегодня речь идет не только о прозрачности древесины. “Производители строительных материалов научились изменять структуру целлюлозы в древесине, чтобы придать ей новые свойства. Можно, например, получить древесину в виде монтажной пены или добавлять модифицированную целлюлозу в другие материалы, чтобы улучшить их прочностные характеристики. Мы знаем, что многие предприятия деревообрабатывающей промышленности выпускают такую продукцию”.

Новое применение для металлов

Спрос на сверхчистые с точки зрения экологии материалы сейчас растет. Но преградой для их популяризации может стать высокая цена, считает Дент. Вместе с тем, он также видит новые возможности в сегменте традиционных материалов, которые используются в строительстве уже долгое время. “Если бы пять лет назад меня спросили, что я думаю о будущем металлов, то я бы ответил, что мы не сможем сделать их еще лучше. Удивительно, но они находят новые способы. Компьютерное моделирование дает проектировщикам возможность расширить свое представление о доступных для металла формах”.

Обычные стальные конструкции останутся в архитектуре, но здесь также имеются новые наработки, касающиеся конструкционных материалов. “Для нас на данный момент очень интересными видятся различные сочетания материалов”, говорит вице-президент Американского института стальных конструкций Чарли Картер (Charlie Carter), инженер-строитель по специальности. “В этом отношении сталь всегда была впереди. Я считаю весьма перспективным деревянные кросс-ламельные панели (CLT), которые сейчас активно продвигает деревообрабатывающая промышленность. Сами по себе CLT-панели хороши, но вставьте эти панели в стальной каркас, залейте их поверх бетоном, и вы получите продукт, который может легко конкурировать с плоскими бетонными плитами”. Картер признает, что новая технология изготовления металлоконструкций требует дальнейшего изучения и отработки, но уже сейчас результаты очень многообещающие. “Предположу, что в будущем в жилищном строительстве перейдут с панельных плит на вот такие CLT-панели, облаченные в металлический каркас”.

Читайте также:  Укрывная ткань

Бетон без цемента. Возможно ли?

Всем хорошо известно, насколько вредит окружающей среде производство цемента. В борьбе за сокращение выбросов парниковых газов предприятиями цементной промышленности постоянно ведутся исследования, разрабатываются специальные продукты. Здесь проблема не в отсутствии вдохновения у разработчиков, а скорее в необходимости привести большинство цементных смесей в соответствие современным нормам и стандартам.

Несмотря на возникшие трудности, отраслевые ассоциации активно работают над поиском новых решений. “Разработка и внедрение технологии производства портландцемента с добавкой известняка, которая появилась сравнительно недавно, для нас является одним из самых больших изменений”, говорит Пол Теннис (Paul Tennis), курирующий направление стандартизации и технологий в Ассоциации предприятий цементной промышленности. “Этот материал давно используется в Европе. И в Канаде он появился раньше, чем в США. В нашей стране никто не хочет быть первопроходцем, но как только кто-нибудь решится, а остальные увидят преимущества, то этот материал станет обычным”. Согласно маркировке Ассоциации портландцемент с добавкой известняка относится к цементам класса 1L и может содержать до 15% известняка. “Выбросы двуокиси углерода в производстве цемента этой марки сокращаются на 10%. Может казаться несущественным, но если взять вместе все цементные заводы, то вы увидите эффект”, говорит Теннис.

У цементов марки 1L есть свои ограничения, но перспектива уменьшить выбросы парниковых газов стоит того, чтобы внести изменения в существующие стандарты. “Ключевым фактором остается цена. Но если взглянуть шире, учесть популярность движений в защиту окружающей среды, то здесь тоже есть своя цена и влияние на общество. Разработчики всегда пытаются найти баланс между этими факторами. Мы заинтересовались известняком и другими новыми материалами во многом из-за соображений экологической безопасности и имиджа, который мы создаем себе в обществе. Цена вопроса может быть чуть выше, но выгоды в плане экологии перевешивают”.

Конечно, для написания новых спецификаций на присадки к бетону понадобится время, но фактор окружающей среды определенно вызывает интерес к перспективным материалам. Исследователи одного из филиалов в Университете Британской Колумбии (University of British Columbia ) изучают возможность добавления в бетон частично вместо цемента переработанное стекло с мусорных свалок. Используя стирол-бутадиеновый полимер собственной разработки, ученым удалось успешно заместить существенную часть портландцемента в бетоне порошковым стеклом. “В порошке из стекла есть оксид кремния, а в цементе – щелочь”, объясняет доцент Университета Британской Колумбии Шахрия Алам (Shahria Alam). “Они вступают в реакцию, образуя химическое соединение, которое расширяется и может вызвать растрескивание бетона. Но у нас получилось улучшить формулу смеси с помощью этого жидкостного полимера”. Выяснилось, что полимер-стабилизатор блокирует щелочную реакцию в бетоне, в котором может содержаться до 25% стекла. Бетон с добавлением стекла все еще остается экспериментальной разработкой, но результаты испытаний обнадеживают. Так считает коллега Алама по проекту Анант Парги (Anant Parghi). “Нам еще предстоит детальное исследование, но уже сейчас свыше 60% контрольных образцов отвечают требованиям по прочности”. Однако исследователи считают, что для написания стандартов потребуется время.

Учимся подражать миру природы

Профессор Эд Кавазанджан (Ed Kavazanjian) в своей лаборатории в Университете штата Аризона (Arizona State University) ищет геоинженерные решения в природе. Будучи директором Центра изучения природных геоинженерных технологий (Center for Bio-mediated and Bio-inspired Geotechnics) он также является куратором проекта с грантом в размере 18.5 млн. долларов, который выделил Национальный фонд содействия развитию науки США на изучение возможности адаптации природных процессов в строительстве. “Превращаем песок в песчаник – мы занимаемся здесь алхимией”, говорит он. Сфера наших интересов обширна. Мы ищем буквально везде, начиная с того, как геотехнические системы могут быть похожи на корни деревьев, и заканчивая тем, как кроты своим рытьем нор могут научить нас забивать сваи фундаментов”.

“Мы исходим из понимания того, что за 3.4 млрд. лет проб и ошибок природа нашла очень эффективные способы работы с материалами, которые были ей доступны на Земле. Мы хотим знать, как у природы это вышло, и затем применить полученный опыт в инженерных целях”.

“Превращаем песок в песчаник – мы занимаемся здесь алхимией”.

–Ed Kavazanjian, Arizona State University

Центр занимается исследованиями в самых различных областях. В настоящее время профессор работает над строительством фундаментов. Недавние лабораторные исследования седиментации карбонатных пород дало хорошие результаты. Ученым удалось получить из рыхлого песка прочный камневидный материал, добавив в него уреазу – энзим, из-за которого у человека в почках образуются камни. В университетской лаборатории нашли способ вызвать такую реакцию с помощью энзима, полученного из материалов растительного происхождения. Центр сотрудничает со многими научно-исследовательскими учреждениями в США. Так, например, в рамках партнерства ученые из Калифорнийского университета в Дейвисе (University of California, Davis) используют в решении этой задачи микроорганизмы. Химическая реакция может быть полезной для укрепления нестабильных грунтов, на которых в будущем будут возводиться фундаменты зданий, а также позволит уменьшить негативные последствия от разжижения грунтов при сейсмических явлениях.

По словам профессора, из разработок Центра первой в промышленном масштабе станет технология преобразования песка в песчаник. “Благодаря седиментации карбонатных пород мы могли бы получать из песка биокирпич. Сегодня для укрепления грунтов мы используем бетонные смеси на основе портландцемента, которые закачиваются глубоко вниз. А ведь мы могли бы просто погрузить перфорированные трубы и укрепить грунты с помощью биохимических реакций”.

“Я говорил об этом раньше, но повторюсь: я действительно называю алхимией то, чем мы все здесь занимаемся. Вместо того чтобы превращать свинец в золото, я намерен превратить песок в песчаник. Песок, который быстро схватывается и через который можно пробить отверстие или канал, был бы очень эффективным решением в геотехнических целях”.

Присоединяйтесь к более 3 тыс. наших подписчиков. 1 раз в месяц мы будем отправлять на ваш email дайджест лучших материалов, опубликованных у нас на сайте, на странице в LinkedIn и Facebook.

Строительные материалы будущего

От пластического инвентаря до теплоизоляции дома — они буквально строят мир вокруг нас.За последние несколько лет исследователи этого направления разработали самовосстанавливающиеся материалы, революционные системы охлаждения и отопления зданий, а также технологии, которые позволяют зданиям, как живым растениям, очищать воздух от скопившегося смога.

3D-напечатанные кирпичи

Кирпичи Cool Bricks не просто круто выглядят, они еще и выполняют одну очень важную функцию. Эти необычные 3D-напечатанные бокситовые кирпичи обладают особой структурой, которая позволяет им охлаждать помещения всего лишь благодаря воде и весьма давно известной технике испарительного охлаждения. Созданы эти кирпичи дизайнерской компанией Emerging Objects, которая всеми силами старается продвинуть технологии 3D-печатного строительства зданий. Еще одной особенностью Cool Bricks является то, что они модульные: сложив достаточное количество таких кирпичей вместе, можно создать отличную систему охлаждения комнаты или даже целого дома.

Жидкий гранит

По словам создателей этого строительного сырья, оно может полностью заменить цемент в бетоне.Жидкий гранит — материал легкий и имеет такую же грузоподъемность, что и цемент, однако, он сделан из переработанных веществ.Жидкий гранит не имеет никакого влияния на экологию, как, например, цемент или бетон. Он состоит от 30 до 70 процентов из переработанного материала и на одну треть из цемента. За счет этого снижается объем выбросов углерода в атмосферу.Наконец, жидкий гранит удивительно огнеустойчив. Он может выдержать температуру до 1100 градусов Цельсия, сохраняя при этом свои структурные свойства. Это отличает его от бетона, который взрывается при высоких температурах.

Здания-смогопожиратели

Здания, которые очищают окружающую среду от загрязнений, — звучит фантастично, правда? Однако технология уже создана. Кому-то может показаться, что в угоду технологии такие здания теряют свой эстетический вид, однако я бы не сказал, что здание на картинке выше выглядит уродливо. Футуристично? Да. Но не уродливо. Такой внешний вид зданию придает белый «экзоскелет» из биодинамического бетона, который поглощает частицы смога, превращает их в инертные соли и тем самым очищает окружающий воздух. Это удивительное здание является павильоном Всемирной выставки «Экспо-2015».

Энергия водорослей

Немецкий город Гамбург является домом первого в мире здания, питание для которого обеспечивают водоросли. Строение используется в качестве экспериментального испытательного центра для новых разработок городского энергообеспечения. Фасад здания BIQ House состоит из «биогенераторов», заполненных живыми водорослями, которые очень быстро растут под прямыми солнечными лучами и создают естественную тень. Водоросли также производят биомассу (пищу) и электричество, которое используется для питания здания. В общем и целом водоросли представляют собой еще одну дополнительную альтернативу естественным источникам возобновляемой энергии.

Чувствительный кафель

Представьте, что идя по кухне, чтобы добраться до холодильника, по траектории вашего пути пол мерцает, освещая вам дорогу. Такое возможно благодаря SenseTile или, другими словами, чувствительным плиткам.Плитка производится таким образом, что среди пластов прессованы волоконно-оптические каналыпередачи, которые распространяют свет от одной точки к другой, создавая при движении по ним мерцающий эффект.Материал доступен в качестве напольных покрытий также и в ванных комнатах и даже на потолках. Мерцающие огни могут следовать за вами по всему дому.

Самовосстанавливающийся бетон

Один из самых сложных вопросов, с которыми приходится сталкиваться при строительстве, — долговечность конструкции. Никто не хочет тратить огромные деньги и кучу времени на восстановление зданий. Голландские исследователи разработали новый тип цемента, который самостоятельно восстанавливает сам себя, используя определенный тип живых бактерий и лактат кальция. Бактерия, содержащаяся в цементе, поглощает этот лактат кальция и производит известняк, который заполняет трещины и практически до изначального состояния восстанавливает целостность бетона. Этот удивительный концепт «живого бетона» может сэкономить массу времени и материалов для ремонта, так как все необходимые материалы будут заложены в него изначально.

Читайте также:  Нематоды - что это такое? Фото и признаки заражения растений паразитом

Гибкий бетон

Традиционный бетон очень хрупкий сам по себе: он трескается при любом изгибе. Новый тип материала изармированных волокон может положить конец этой проблеме. Этот тип бетона в 500 раз устойчивее к трещинам, чем обычный бетон. Все это благодаря крошечным волокнам, на долю которых приходится два процента его состава. При сгибе они предотвращают поломку.Заслуга в гибкости, впрочем, не только волокон, но также и других материалов. Благодаря этому, срок годности бетона удлиняется.

Гибкие соты

Название Flexicоmb говорит само за себя. Разработанный в лабораториях Дэна Готтлиба (Dan Gottleib)этот материал представляет собой гибкую форму медовых сот, которые могут быть использованы для создания светильников, мебели и даже скульптур.Материал состоит из тысячи плотно упакованных полипропиленовых труб, согнутых таким образом, что выпуклая часть остается снаружи, а жесткая — изнутри. Flexicоmb настолько универсален, что его можно будет использовать практически для любых целей. Не говоря уже о том, что выглядит он удивительно.

Стеклянная черепица для крыши

Шведская компания SolTech разработала красивую стеклянную черепицу для крыши домов, которая может использоваться в качестве системы обогрева. Выполненная в стиле испанской терракотовой плитки, разработка шведских изобретателей пропускает солнечный свет, который может использоваться для нагрева воды в стационарных системах подогрева, экономя при этом солидный счет за электричество.

Углеродное волокно

Углеродное волокно является очень прочным и в то же время легким материалом. Оно в пять раз прочнее и два раза жестче стали, а весит при этом на две трети меньше.Материал создается из углеродных нитей, которые тоньше человеческого волоса. Пряди сплетаются вместе, как ткань, и их можно формировать под любую модель. Помимо того, что волокно прочное, оно еще и гибкое, так что это идеальный материал для строительства в районах, подвергаемых воздействию ураганов и других природных катаклизмов.

«Умные» окна

Чтобы не стать заложником постоянного или неприятного вида из окна, производители электроники искушают будущих пользователей возможностью наслаждаться ландшафтом мечты, который может меняться в зависимости от их вкусов. К этому разряду следует отнести устройство, названное производителем «Eye+» (Глаз +), которое является 46-дюймовым LED экраном, отображающим выбранные клиентом видеофильмы с живописными видами. Технология позволяет изменять перспективу в соответствии с тем, под каким углом падает взгляд человек на «Eye+».

Корейская компания Samsung на выставке CES два года назад продемонстрировала «Transparent Smart Window» — окно будущего, которое ещё десяток лет назад могло появиться только в научно-фантастических фильмах.

Устройство представляет собой 46-дюймовый экран и свободно переходит от функции обычного пластикового окна до роли дисплея, на котором можно запустить любое приложение. «Умное» окно также выполняет функцию термометра, часов и жалюзи.

Дом из грибов

Одним из продуктов, которым нас наградила мать-природа, являются грибы. А вы знали, что грибы — это еще и отличный строительный материал? Компания Ecovative, например, придумала способ использования мицелия (вегетативной части тела грибов) и построила из грибов первый в мире дом. Компактное жилище размером 3,6 x 2,1 метра легко уместить в перевозной трейлер. Грибы рассматриваются компанией как устойчивый и более экологически чистый материал, так как этот материал растет сам, а не производится. Кроме того, грибы обладают естественной огнеустойчивой защитой, что делает их гораздо безопаснее, например, в качестве утеплителя и шумоизоляции, по сравнению с обычными изоляционными материалами.

Источник: жж-блог «Прошлое и будущее»

Строительные материалы будущего

В меняющемся мире мы предъявляем повышенные требования к долговечности, экономичности, экологичности, прочности зданий и сооружений. Созданы самовосстанавливающиеся строительные материалы; материалы, поддерживающие в зданиях комфортный климат и очищающие окружающую среду… В Китае «дома мечты» «печатаются» на 3D-принтерах. Технологии будущего рождаются сегодня. Заглянем в XXII-й век!

Клейтроника

В будущем дом сможет менять форму «по щелчку». Проектирование трансформирующихся объектов изучает клейтроника – наука о новом виде материи. Такая материя будет состоять из катомов – микроскопических компьютеров.

Метаматериалы

Мечты фантастов о невидимости и голограммах осуществят метаматериалы. Их характеристики будут определяться не составом, а искусственно созданной структурой, что позволит получать материалы с ошеломляющими свойствами. В частности, с отрицательным коэффициентом преломления, отвечающим за видимость. Шапки-невидимки и здания-невидимки – возможны.

Если клейтроника и метаматериалы – пока еще будущее строительства, то многие материалы, еще недавно казавшиеся фантастикой, – уже настоящее.

Наногель

Наногель также называют аэрогелем или «жидким дымом». Невероятно, но этот «дым» был изобретен еще в 1931 году. Американский химик Стивен Кистлер создал сверхпрочный материал, на 97% состоящий из воздуха. Кубик из наногеля размером с игральную кость по площади своих внутренних фрактальных структур превосходит футбольное поле. Благодаря этому стена из наногеля защитит от потока огня и действия низких температур. При этом плотность наногеля всего 3 мг/см³.

Дома из грибов и водорослей

Удивительно, но грибы и водоросли – прекрасные строительные материалы. Экологичные и прочные. И первый «грибной» дом уже построен. Компактный, но вполне пригодный для жизни. Его возвела компания Ecovative, для которой тема использования мицелия в строительстве является основной. У грибов масса достоинств, помимо природности. Они обладают высокими огнеупорными и изоляционными свойствами, нетоксичны и 100%-но биоразлагаемы. Грибной изоляционный материал распыляется в виде пены и, прорастая, заполняет щели и углубления.

Водоросли также активно применяют в строительстве уже сегодня. Как для создания автономной системы энергообеспечения, так и для производства утеплителей. Такие технологии значительно сократят затраты на строительство и эксплуатацию зданий. В Гамбурге построен дом с живыми водорослями в фасаде, создающими комфортный микроклимат и служащими источником энергии.

Самовосстанавливающиеся материалы

Проблема долговечности конструкций натолкнула технологов на идею самовосстанавливающихся материалов. Так, в Нидерландах придумали цемент с бактериями и «кормом» для них в составе. Бактерии перерабатывают предложенный «корм» в прочный карбонат кальция, заполняющий повреждения. Используя подобный цемент, производят «живой» бетон. Так что создание практически вечных зданий – вопрос ближайшего будущего.

Прозрачный бетон

Прозрачный бетон также производят уже сегодня – на основе бетонной смеси и оптико-волоконных нитей. К сожалению, это пока еще очень дорогое удовольствие. Но развитие технологии производства удешевят этот интересный материал. Венгерский архитектор Арон Лосконши – изобретатель прозрачного бетона – мечтал о зданиях, которые будут казаться невесомыми. Но пока его изобретение применяется для других целей. Например, в США из прозрачного бетона строят ограждающие сооружения для правительственных зданий. А в Европе из него возводят элитные коттеджи. Рационально использовать новый материал и для создания естественного освещения затемненных комнат (ванных, коридоров, кладовых). По прочности прозрачный бетон не уступает обычному.

Гибкий бетон

Даже небольшая доля оптоволокна в составе меняет свойства бетона. Так был получен гибкий бетон. Попробуйте погнуть обычный бетон! Увы, этот прочный материал ломок при изгибе. А благодаря оптоволокну бетон обретает гибкость. Это открывает новые перспективы в строительстве.

Биодинамический бетон

В России биодинамический бетон пока еще не используется. А в Милане из него построено здание Экспоцентра. Благодаря уникальному составу биодинамический бетон может очищать окружающую среду. Вредные примеси из воздуха превращаются в инертные соли. Проблема смога решена!

Жидкий гранит

Созданный из вторичного сырья, этот материал идеально отвечает задачам сохранения окружающей среды. Жидкий гранит лёгок, прочен, жаростоек (выдерживает температуру до 1100◦С) и способен полностью заменить цемент в строительстве. Даже живя рядом с заводом ЖБИ, вы не будете дышать цементной пылью.

Самоочищающиеся материалы

Придание поверхностям грязеотталкивающих свойств может достигаться введением специальных добавок в бетон. Активатором добавок выступают солнечные лучи: на стенах не образуется плесень. А нанотехнологии позволят модифицировать строительные материалы так, что грязь будет скатываться с поверхностей.

Стеклянная черепица для крыши

Новшество шведской фирмы SolTech создано с целью повышения энергоэффективности зданий. Проникающий через прозрачную черепицу солнечный свет нагревает воду в системах энергообеспечения. Счёт за электричество уменьшается в разы.

«Живое» стекло

Материал, «думающий» о качестве воздуха, создали архитекторы Су Янг и Дэвид Бенжамин. «Живое» стекло позаботится о вас лучше комнатных растений. При пониженном качестве воздуха откроются специальные прорези-жалюзи. И ваша квартира наполнится чистым воздухом!

Металлическая пена

Металлическую пену получают добавлением пенообразователя в расплавленный алюминий. Как и наногель, такой материал на 70-95% состоит из пустоты, что даёт выгодное соотношение прочности и лёгкости. Благодаря этому металлическая пена применима для космического строительства. А сверхлёгкие виды пены подходят для возведения плавучих сооружений.

3D-печать

Дома, «напечатанные» с помощью гигантского 3D-принтера, – реальность сегодняшнего дня. В качестве «чернил» используется микс вторичного сырья, стали и цемента. Слой за слоем принтер «печатает» дом. Придет время – и 3D-печать станет привычной, а стройплощадки – чистыми и комфортными.

Список инновационных строительных материалов и технологий постоянно пополняется, создавая новую картину процессов и возможностей по преобразованию пространства.

10 стройматериалов будущего

Технология материалов и проектирование зданий и сооружений могут не звучать также интересно, как, скажем, квантовая физика или палеонтология, но они влияют на нашу повседневную жизнь гораздо больше, чем любая другая наука.

От пластического инвентаря до теплоизоляции дома – они буквально строят мир вокруг нас.

В этой статье вы узнаете о сверхлегких, гибких и инновационных материалов, из которых будут строить дома и офисы в будущем.

Бетонные здания известны больше своей устойчивостью, чем светопроницаемостью. Так было до тех пор, пока на рынок стройматериалов не пробился прозрачный бетон.

Прозрачный бетон представляет собой смесь бетона со стеклом из волоконно-оптических нитей, которая дает твердый, но достаточно прозрачный блок. LintraCon, так они называются, могут быть использованы в производстве напольных покрытий и тротуаров.

По словам производителей этого материала, оптоволокно составляет всего лишь четыре процента смеси. Это означает, что блоки из такого бетона все еще в силах поддерживать стены.

SensiTile (Чувствительный кафель)

Представьте, что идя по кухне, чтобы добраться до холодильника, по траектории вашего пути пол мерцает, освещая вам дорогу. Такое возможно благодаря SenseTile или, другими словами, чувствительным плиткам.

Читайте также:  Эхинацея supreme cantaloupe

Плитка производится таким образом, что среди пластов прессованы волоконно-оптические каналы передачи, которые распространяют свет от одной точки к другой, создавая при движении по ним мерцающий эффект.

Материал доступен в качестве напольных покрытий также и в ванных комнатах и даже на потолках. Мерцающие огни могут следовать за вами по всему дому.

Благодаря “Wood.E.” вам не придется иметь дело с клубком проводов. Этот разработанный в Европе материал включает в себя источник электроэнергии, встроенный непосредственно в столы и стулья.

Как это работает? Два слоя металла спрессованы в мебель из древесины, что позволяет передавать электрический ток сквозь них. Через разъем передается ток силой 12 вольт, а лампы и другие устройства могут подключаться через другой разъем.

Flexicomb (Гибкие соты)

Название Flexicоmb говорит само за себя. Разработанный в лабораториях Дэна Готтлиба (Dan Gottleib) этот материал представляет собой гибкую форму медовых сот, которые могут быть использованы для создания светильников, мебели и даже скульптур.

Материал состоит из тысячи плотно упакованных полипропиленовых труб, согнутых таким образом, что выпуклая часть остается снаружи, а жесткая – изнутри. Flexicоmb настолько универсален, что его можно будет использовать практически для любых целей. Не говоря уже о том, что выглядит он удивительно.

Кинетическое живое стекло

Мысль о том, что ваш дом заботится о вашем здоровье, утешительна. Подобное в силах “живому” стеклу, которое показывает уровень кислорода в воздухе.

“Живое” стекло разработано архитекторами Су-ин Янг (Soo-in Yang) и Дэвидом Бенджамином (David Benjamin). Оно представляет собой “умный” материал с прозрачной поверхностью, на которой в присутствии человека автоматически открываются и закрываются жабероподобные щели, следящие за качеством воздуха в комнате.

В поверхность встроены провода, которые связаны с электрическими раздражителями. Они позволяют “жабрам” отслеживать качество воздуха, “вдыхая его”.

Richlite – бумажная столешница

Столешница, сделанная из бумаги, возможно, звучит не слишком убедительно, однако, таковая есть и материал, из которого она создана, называется Richlite. Столешница почти неотличима от деревянной.

Семьдесят процентов материала, из которого производится предмет мебели, – это переработанная бумага. Столешница изготавливается путем обработки бумаги смолой, затем ее обжигают, в результате чего образуются твердые листы.

Richlite была впервые использована в аэрокосмической промышленности, в лодках в спортивном инвентаре, теперь же материал доступен в архитектуре и в дизайне.

Может создаться впечатление, что большинство материалов разрабатываются с целью заменить бетон, но цемент сам по себе все еще развивается. Новый самовосстанавливающийся цемент способен восстанавливать трещины.

Суть в том, что в обыкновенный цемент были добавлены микрокапсулы с клееподобной эпоксидной смолой, которая автоматически ремонтирует трещины, образующиеся на тротуарах или проезжей части. Кроме того, цемент обладает способностью регулирования теплом. В качестве ингредиента, в смесь были включены материалы, которые могут поглощать или освобождать большое количество тепла.

Этот материал мог бы помочь экономить энергию тем, что использовался бы при строительстве зданий, которым под силу было бы контролировать собственную температуру, тем самым экономить на средствах.

Углеродное волокно является очень прочным и в то же время легким материалом. Оно в пять раз прочнее и два раза жестче стали, а весит при этом на две трети меньше.

Материал создается из углеродных нитей, которые тоньше человеческого волоса. Пряди сплетаются вместе, как ткань, и их можно формировать под любую модель. Помимо того, что волокно прочное, оно еще и гибкое, так что это идеальный материал для строительства в районах, подвергаемых воздействию ураганов и других природных катаклизмов.

По словам создателей этого строительного сырья, оно может полностью заменить цемент в бетоне. Жидкий гранит – материал легкий и имеет такую же грузоподъемность, что и цемент, однако, он сделан из переработанных веществ.

Жидкий гранит не имеет никакого влияния на экологию, как, например, цемент или бетон. Он состоит от 30 до 70 процентов из переработанного материала и на одну треть из цемента. За счет этого снижается объем выбросов углерода в атмосферу.

Наконец, жидкий гранит удивительно огнеустойчив. Он может выдержать температуру до 1100 градусов Цельсия, сохраняя при этом свои структурные свойства. Это отличает его от бетона, который взрывается при высоких температурах.

Традиционный бетон очень хрупкий сам по себе: он трескается при любом изгибе. Новый тип материала из армированных волокон может положить конец этой проблеме.

Новый тип бетона в 500 раз устойчивее к трещинам, чем обычный бетон. Все это благодаря крошечным волокнам, на долю которых приходится два процента его состава. При сгибе они предотвращают поломку.

Заслуга в гибкости, впрочем, не только волокон, но также и других материалов. Благодаря этому, срок годности бетона удлиняется.

Строительные материалы будущего

Эта сфера развивается постоянно, поэтому если вы работаете в строительной отрасли

В то время, как некоторые люди уверены в том, что старые методы строительства – лучшие, факт остается фактом: инноваторы в строительной сфере создают все более простые и безопасные методы возведения зданий и сооружений по всему миру. Развитие сферы инновационных строительных материалов позволяет архитекторам и проектировщикам все более полноценно воплощать самые смелые идеи, а строителям – сооружать все более сложные и грандиозные здания, не боясь за безопасность, прочность и долговечность конструкций.

Эта сфера развивается постоянно, поэтому если вы работаете в строительной отрасли или смежных с ней, вы непременно должны знать о новых строительных материалах. Хотя бы для того, чтобы постоянно оставаться “в теме”. Уже сейчас с помощью экстраполяции можно представить себе, какие стройматериалы и технологические решения станут востребованы при строительстве зданий. Предлагаем вам небольшой обзор наиболее перспективных из них.

Графен

Несмотря на то, что графен является далеко не новым материалом, использовали его далеко не самым практичным способом, причем с самого момента открытия. Ведь в теории графен – отличный строительный материал, поскольку отличается невероятной легкостью и прочностью, сравнимой со сталью и углеродным волокном. Потенциально графен можно сочетать с более традиционными материалами для создания прочных конструкций, балок и кабелей, что позволит возводить внушительные сооружения.

Однако графен так трудно производить, что строителям редко удается использовать этот материал. В лучшем случае это бывает в небольших фрагментах при реализации сложных и дорогих проектов. Но ситуация вскоре может измениться. В настоящее время в одном из исследовательских центров США ведется разработка нового способа производства графена – при помощи химического осаждения этого материала из парообразного состояния. Иван Власюк, руководитель проекта, считает, что новая технология “значительно расширит потенциал применения графена”. Следующий шаг – сократить затраты на производство графена и улучшить его доступность, чтобы материал можно было использовать как можно шире.

Если цена на графен будет сопоставима с ценами на традиционные стройматериалы, в строительстве можно ожидать настоящую графеновую революцию.

“Римский” бетон

Здания и сооружения Древнего Рима смогли простоять в течение очень долгого времени, поэтому строительные материалы, изготовленные по схожим принципам, сегодня в фокусе внимания ученых. Исследователи из Калифорнийского университета сделали прорыв, раскрыв секрет долгой жизни строений Древнего Рима. Оказывается древнеримские строители использовали особый рецепт для приготовления бетона.

В отличие от современного бетона, строители Древнего Рима использовали для производства раствора вулканические известковые породы. Не вдаваясь в тонкости технологии, отметим, что эти породы создают более регулярную кристаллическую сетку в процессе схватывания бетона, делая его весьма однородным. Такой материал устойчив к коррозии и связывает конструкции более плотно. Это также снижает риск появления микротрещин в бетоне с течением времени, заметно увеличивая продолжительность жизни материала – до 2000 лет.

Но “римский” бетон не только прочнее, чем его современный собрат, он также и экологичнее. Как известно, при изготовлении портландцемента ингредиенты нагревают до температуры более 1400 градусов по Цельсию, что способствует массированному выделению углекислого газа. Согласно некоторым подсчетам, это дает до 7% от всех мировых выбросов углерода. А вот “римский” бетон не нуждается в таком нагреве, а это означает, что новый материал прочнее и экологичнее традиционного аналога.

“Зеленый” бетон

Но исследователи из Массачусетского технологического института пошли дальше и разработали технологию, которая предполагает полностью исключить цемент из бетона! Ученые кафедры гражданской и экологической инженерии предложили выпускать так называемый “зеленый” бетон, который для производства бетонной смеси использует такие органические материалы, как кости, ракушки, морские губки, и т.д.

Эта разработка позволяет устранить два серьезных недостатка портландцемента – большое количество энергии, необходимое для его производства, и неизбежное появление микротрещин в бетоне, образующихся с течением времени. Правда пока такой бетон очень дорог.

Другая разработка, претендующая на звание “зеленый бетон”, создана командой специалистов одного из Университетов Малайзии. Они пошли другим путем и типичные для производства бетона компоненты дополнили переработанным строительным мусором. В итоге получается дешевый и при этом экологичный материал, выполняющий свою функцию не хуже классического аналога.

Справедливости ради нужно отметить, что подобные технологии производства бетона из строительных отходов появляются повсеместно, но мало какая из них доходит до коммерческого использования. Кажется, малайцы подошли к этому ближе всех.

Синтетическая паутина

Паутина является одним из самых впечатляющих и загадочных материалов в мире природы. Чрезвычайно высокая прочность ее при сравнительно малом весе делают этот материал крепче и надежнее стали. Исследователи давно хотели создать синтетическую версию паутины, но до сих пор все попытки были обречены.

Команда из Массачусетского технологического института использовала 3D-печать для создания синтетической паутины, чтобы больше узнать об её структуре. Исследователи считают, что это следующий шаг на пути к созданию ее полноценной искусственной версии. Но работы здесь только начинается.

“Мы находимся на пути к разработке математической механизма, который делает паутину настолько прочной”, – сообщил научный сотрудник университета Чжао Цинь. опубликовано econet.ru

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Ссылка на основную публикацию