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明尼蘇達大學教授布萊尼•布朗內爾(Blaine Brownell)在其新書《Transmaterial Next: A Catalog of Materials That Define Our Future》中闡述到:雖然我們體驗到了正在進行的信息技術改革帶來的效應,但我們很少能夠意識到新材料改革的影響。建筑材料現在正被改造應對我們的環境危機,降低能耗、促進效率,為創意展現提供新媒介。鑒于地球面臨的嚴重問題,這種方法是鼓舞人心的。
布朗內爾正在記錄這段時間的建筑材料改革。在過去的10年里,他已經寫了《Material Strategies: Innovative Applications in Architecture》、《Hypernatural: Architecture’s New Relationship with Nature》以及3本《Transmaterial》系列。
《Transmaterial Next》細節豐富有趣、結構分明,其中有關于混凝土、礦物、金屬、木頭和生物材料、塑料和橡膠、玻璃、噴繪和涂料、織物、燈光和電子材料。100多個簡潔的案例研究提供總結、圖片、商業開發的狀態以及未來的可能性影響。他也根據它們展現的趨勢定義了這些材料。
比如,未來材料也許性能強大,比傳統相等物更加強大、更輕、更靈活;多層面,富有深度和豐富性;功能改造,因為它們可以利用其它豐富的材料取代珍貴的原材料,避免廢物產生;重組——因為“2個或更多不同的材料和諧共處,建造出比各個部分總和功能還要強大的產品;智能,因為它們因生物系統靈感設計而成,不會產生浪費;改造,基于環境刺激,進行著實體變形,交界性——因為它們成為物質和虛擬世界之間的連接點。
布朗內爾做了大量的工作,解釋過多資源利用產生的環境成本以及新的經濟型材料如何發揮作用。
混凝土在失寵幾世紀之前一直被羅馬人使用,現在是繼水之后最常用的材料。混凝土生產占全球二氧化碳排放量約5%—10%,而且其使用以每年2%—4%的增長。
混凝土生產可以少些污染。布朗內爾確定了怎樣將一些波特蘭水泥利用另外的膠結材料替換,如飛塵或煤渣能夠減少約46%的排放量。他呼吁利用纖維或其他材料替換有問題的金屬。
混凝土排放物也會隨著延長混凝土的使用壽命而減少——通過自我維護或自我治愈技術減少維護費。例如,BacillaFilla是一種“功能性微生物粘合物”,能夠修復混凝土的裂痕。微生物生長在生物反應器中。與噴射器一起應用后,這些微生物很快就會結合,要有終止開關,這樣產生程序才會終止。
之后,這也有可彎曲的混凝土,比傳統的混凝土要堅固些。如果可彎曲的混凝土產生裂縫,它就能在空氣和水環境中自愈。
在礦物部分,布朗內爾看到了減少磚生產行業二氧化碳排放的需求,因為磚塊行業會產生大量的炭黑。一種方法是通過生物化學程序生產磚塊。北卡羅來納州一家公司Mason想要設計生物磚,使用細菌從沙子或其他骨料中生產磚塊。
另一個有趣的應用——Stone Spray,一種3D打印機,直接收集區域上的沙子,利用粘合劑混合起來。這種利用附近材料同步打印結構的構思很令人驚嘆。這項技術還處于早期階段,會有諸多限制——附近材料的承重能力會決定該結構的容量。
在過去500年里,約18億公頃(44.5億英畝)的森林消失。如果地球以這種速度進行,我們在一個世紀里會喪失全球的雨林。“這種資源危機暗示要盡可能地保護森林。”為了放緩或停止森林砍伐,布朗內爾提供一些新興技術,如NewsPaperWood,一種荷蘭產品,是由回收的報紙建造的,非常棒。
在涂料和涂層,我們了解了下一代表面發展的潛力,能夠產生捕獲陽光、電力生產和結構檢測的涂層技術。一個案例是熒光噴繪,在荷蘭智能高速公路項目上發現的。Roosegaarde and Heijmans事務所的團隊建造了一個實驗臺,帶有熒光條,吸收日光,在晚上長達8個小時的時間里發光。考慮一下燈光節約成本和創意機會。
燈光部分的一個相關理念:威斯康星大學的研究員團隊利用基因改造的E.coli細菌和原生生物建造生物性發光源。布朗內爾表示,這個技術也處于早期發展階段,燈泡設計師面臨著挑戰,讓它更加可靠。
這里也有“星光阿凡達”,一種發光的奇怪植物。其葉綠體基因由海生細菌元素被修改。其發明者Bioglow事務所想要創造出葉子,同時也能用作低能耗燈源。“這種植物準備用于市場,在美國已經可以看到。黑暗中發光的植物是否有市場未來很未知。”
奎茵/譯
原文鏈接:https://dirt.asla.org/2017/04/07/the-revolution-in-materials-self-healing-concrete-biological-bricks-and-more/
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