未来材料:自我治愈混凝土、生物砖等等

 作者:Jared Green 来源:asla 

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  明尼苏达大学教授布莱尼•布朗内尔(Blaine Brownell)在其新书《Transmaterial Next: A Catalog of Materials That Define Our Future》中阐述到:虽然我们体验到了正在进行的信息技术改革带来的效应,但我们很少能够意识到新材料改革的影响。建筑材料现在正被改造应对我们的环境危机,降低能耗、促进效率,为创意展现提供新媒介。鉴于地球面临的严重问题,这种方法是鼓舞人心的。
  布朗内尔正在记录这段时间的建筑材料改革。在过去的10年里,他已经写了《Material Strategies: Innovative Applications in Architecture》、《Hypernatural: Architecture’s New Relationship with Nature》以及3本《Transmaterial》系列。
  《Transmaterial Next》细节丰富有趣、结构分明,其中有关于混凝土、矿物、金属、木头和生物材料、塑料和橡胶、玻璃、喷绘和涂料、织物、灯光和电子材料。100多个简洁的案例研究提供总结、图片、商业开发的状态以及未来的可能性影响。他也根据它们展现的趋势定义了这些材料。
  比如,未来材料也许性能强大,比传统相等物更加强大、更轻、更灵活;多层面,富有深度和丰富性;功能改造,因为它们可以利用其它丰富的材料取代珍贵的原材料,避免废物产生;重组——因为“2个或更多不同的材料和谐共处,建造出比各个部分总和功能还要强大的产品;智能,因为它们因生物系统灵感设计而成,不会产生浪费;改造,基于环境刺激,进行着实体变形,交界性——因为它们成为物质和虚拟世界之间的连接点。
  布朗内尔做了大量的工作,解释过多资源利用产生的环境成本以及新的经济型材料如何发挥作用。
  混凝土在失宠几世纪之前一直被罗马人使用,现在是继水之后最常用的材料。混凝土生产占全球二氧化碳排放量约5%—10%,而且其使用以每年2%—4%的增长。
  混凝土生产可以少些污染。布朗内尔确定了怎样将一些波特兰水泥利用另外的胶结材料替换,如飞尘或煤渣能够减少约46%的排放量。他呼吁利用纤维或其他材料替换有问题的金属。
  混凝土排放物也会随着延长混凝土的使用寿命而减少——通过自我维护或自我治愈技术减少维护费。例如,BacillaFilla是一种“功能性微生物粘合物”,能够修复混凝土的裂痕。微生物生长在生物反应器中。与喷射器一起应用后,这些微生物很快就会结合,要有终止开关,这样产生程序才会终止。

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  之后,这也有可弯曲的混凝土,比传统的混凝土要坚固些。如果可弯曲的混凝土产生裂缝,它就能在空气和水环境中自愈。

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  在矿物部分,布朗内尔看到了减少砖生产行业二氧化碳排放的需求,因为砖块行业会产生大量的炭黑。一种方法是通过生物化学程序生产砖块。北卡罗来纳州一家公司Mason想要设计生物砖,使用细菌从沙子或其他骨料中生产砖块。

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  另一个有趣的应用——Stone Spray,一种3D打印机,直接收集区域上的沙子,利用粘合剂混合起来。这种利用附近材料同步打印结构的构思很令人惊叹。这项技术还处于早期阶段,会有诸多限制——附近材料的承重能力会决定该结构的容量。

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  在过去500年里,约18亿公顷(44.5亿英亩)的森林消失。如果地球以这种速度进行,我们在一个世纪里会丧失全球的雨林。“这种资源危机暗示要尽可能地保护森林。”为了放缓或停止森林砍伐,布朗内尔提供一些新兴技术,如NewsPaperWood,一种荷兰产品,是由回收的报纸建造的,非常棒。

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  在涂料和涂层,我们了解了下一代表面发展的潜力,能够产生捕获阳光、电力生产和结构检测的涂层技术。一个案例是荧光喷绘,在荷兰智能高速公路项目上发现的。Roosegaarde and Heijmans事务所的团队建造了一个实验台,带有荧光条,吸收日光,在晚上长达8个小时的时间里发光。考虑一下灯光节约成本和创意机会。

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  灯光部分的一个相关理念:威斯康星大学的研究员团队利用基因改造的E.coli细菌和原生生物建造生物性发光源。布朗内尔表示,这个技术也处于早期发展阶段,灯泡设计师面临着挑战,让它更加可靠。

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  这里也有“星光阿凡达”,一种发光的奇怪植物。其叶绿体基因由海生细菌元素被修改。其发明者Bioglow事务所想要创造出叶子,同时也能用作低能耗灯源。“这种植物准备用于市场,在美国已经可以看到。黑暗中发光的植物是否有市场未来很未知。”

  奎茵/译 
  原文链接:https://dirt.asla.org/2017/04/07/the-revolution-in-materials-self-healing-concrete-biological-bricks-and-more/ 
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