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最值得期待的未來10大建筑技術在過去的幾個世紀里，工程師和建筑師們一直革新材料采用如鋼梁、抗震地基和玻璃幕墻等材料推陳出新構建出了更高、更牢固和更漂亮的作品。但建筑技術的未來是什么?有一天混凝土地基上的裂縫會奇跡般地自我修復嗎?加油站會被自充電的道路上奔跑的電動汽車取而代之嗎? 最早期的人類居所由太陽下烤干的泥和稻草做成的磚建造，而最早用混凝土的是古羅馬人，他們把石灰和火山巖混合建造出萬神殿這樣巍峨壯觀的建筑，萬神殿至今擁有世界上最大的無筋混凝土圓頂。 接下來將列出在不久的將來會振奮人心的十項建筑創新，其中部分甚至已在今天有所應用。 Top 10 自修復混凝土 如果混凝土可以自我修復，市政將節省很大開支。 混凝土是世界上最廣泛使用的建筑材料。事實上,它是繼水之后的地球上第二大消費品�；炷劣辛畠r和廣泛適應性等優點,但也容易開裂，在極熱和極冷環境下抗壓性能會惡化。 過去修復有裂縫混凝土的唯一途徑就是修補它、加強它,或者把它敲下來從頭開始，但以后將不需這樣了。2010年, 羅德島大學的研究生和化學工程教授創建了一種新型“智能”混凝土，可以“智能”修復自身的裂縫。這是因為混凝土混合物中嵌入了微型水玻璃膠囊，當裂紋產生時,膠囊破裂并釋放一種凝膠狀愈合劑,變硬填補空隙，實現自我修復。 延長混凝土的壽命能帶來巨大的環境效益，目前世界范圍內的混凝土生產占全球二氧化碳排放的5%，智能混凝土不僅會使我們的結構更安全，也可以減少溫室氣體的排放。 Top 9 碳納米管 碳納米管具有比地球上其它任何材料都高的比強度,可以拉伸超過厚度的一百萬倍。 一納米(nm)只有一米的十億分之一，微乎其微的小，一張紙的厚度是100000nm，人指甲的生長速度大約1nm每秒，即使人的DNA鏈也只是2.5nm寬。這樣看來構造“納米”級的材料似乎是不可能的，但科學家和工程師通過使用電子束光刻技術等尖端技術，已經成功的創造出壁厚只有1nm的碳納米管。 這些碳納米管具有比地球上其它任何材料都高的比強度,可以拉伸超過厚度的一百萬倍。碳納米管的質量之輕和強度之高,使它們可以嵌入到其他金屬、混凝土、木材和玻璃等建筑材料中來增加材料密度和抗拉強度。工程師們甚至嘗試在建筑材料加入納米傳感器,這樣可以在材料破裂和開裂之前監測出來。 Top 8 透明鋁材 透明鋁材可以需要更小的內部支撐來建造高聳的玻璃幕墻摩天大樓。 幾十年來,化學工程師夢寐以求一種結合了金屬的強度和耐久性的與玻璃般透亮的材料。這樣一種“透明金屬”可以在內部支撐更少時來建造高聳的玻璃幕墻摩天大樓。軍事建筑可以安裝這種薄而透明的金屬窗戶經受起最高級的炮火的攻擊。想象一下用這種材料建造出的巨大水族館會是一幅怎樣的景象! 早在1980年代,科學家們就開始試驗一種新型的由鋁、氧和氮混合粉體制得的陶瓷。陶瓷經過熱處理和冷卻的過程得到的硬度很高的晶體材料，他們將混合鋁粉置于巨大的壓力之下, 在2000℃(3632F)高溫加熱數天,最后拋光生產出透明如玻璃一般又兼具鋁強度的新材料。這種被認為是透明鋁材或者ALON的太空材料已經用于軍隊生產裝甲窗戶和光學透鏡。 Top 7 透水混凝土 當暴風雨襲來，會有成片的雨水落下來，澆落到馬路、便道和停車場上，沖刷起大地表面的碎屑和污染物，把汽油這些潛在危險化學品直接沖到下水道和溪流中。美國環境保護署(EPA)已經確認城市地區的雨水徑流是水質污染主要來源。 自然有自己的方式,從雨水中過濾有毒物質。土壤是一個巨大的過濾器，濾掉金屬和其它無機物質。隨著雨水的向下滲透穿過土壤層，微生物和植物根系吸收了過量的化學物質。了解這點后,工程師們創造出了一種新型的透水混凝土，它可以使雨水透過道路進入土壤,讓大自然做它的過濾工作。 透水混凝土由較大顆粒的巖石和沙子組成，使道路中有15%至35%的開放空隙。透水混凝土的石板鋪設在礫石或其他多孔基材之上,這樣雨水會流入下面的土壤中。透水混凝土是停車場上瀝青的一個很好的替代品，它不僅可以顯著減少徑流,其淺顏調還可以反射陽光，在夏天保持涼爽。 Top 6 氣凝膠隔熱材料 放在櫻花上的氣凝膠碳海綿，它比氦氣還輕，卻可以吸收自重250-900倍的油。 如果米開朗基羅著名的大理石雕像大衛是由氣凝膠構成的話,它將只有4磅(2公斤)。氣凝膠是地球上最低密度的物質之一，是一種泡沫狀固體材料，盡管幾乎輕如空氣卻保有固定形狀。有的氣凝膠密度只有空氣的三倍，但通常氣凝膠是空氣的15倍重。在建設項目中,氣凝膠織物具有“超強隔熱”的特性，其多孔結構使熱量很難通過。測試表明氣凝膠織物的隔熱能力是傳統的玻璃纖維或泡沫絕緣材料的2到4倍。一旦價格適中,它就可以廣泛應用于建筑。 Top 5 溫控反應瓷磚 如今,一家公司生產著一種玻璃裝飾瓷磚，瓷磚表面涂覆一種熱致變色染料，可以像“活著”一般隨表面溫度發生變化。在室溫下,瓷磚是一個光滑的黑色，但當你接觸到瓷磚或者有光直射或溫水接觸時，瓷磚顏色就像北極光一樣轉變成彩虹般的藍色、綠色和粉紅色。最酷的應用一定是變色浴室了。對于移動顏色公司的好消息是房子可沒有令人尷尬的腋窩…… Top 4 機器人群體建筑 2014年在芝加哥美國科學促進會的會議上，哈佛大學人工智能學術研究員 Kirstin Petersen 演示了受白蟻啟發而開發的機器人。 自然界最巧妙的建筑者之一是不起眼的白蟻。它用只有沙子一般大小的大腦,與成千上萬的同胞們一起工作建立起龐大復雜的泥巴結構。白蟻引起了哈佛大學機器人研究人員的注意，因為這種昆蟲并不是聽取來自蟻穴中央的命令，每個白蟻只是根據基因程序規定的行為工作。這一群專一的個體在一起創造出了不朽的“泥塑”作品。 想象一下這樣的應用場景:成群的機器人沿著海岸線建造堤壩墻;成千上萬的微型機器人在火星上建造出空間站，或者深海底天然氣管道被海里成群游蕩的機器人組裝完成。類似的嘗試是用一群自主飛行機器人用來構建一個巧妙起伏的磚塔。 Top 3 3D打印房屋 3D打印終于變成了主流。Makerbot出售的精致(也負擔得起)的桌面機器完全可以打印出3D塑料玩具、珠寶、機器零件和假肢。但是如果你想打印一些比鞋盒更大的東西呢?你能真實的造出一個足夠大的3D打印機打印出一個塑料房子嗎? 答案是肯定的。一家荷蘭建筑公司已經啟動了一項雄心勃勃的公共藝術項目來建造一幢3D打印的房子。但首先他們必須建立起一個世界上最大的3D打印機，稱為 Kamermaker或“房屋制造者”。 Kamermaker使用塑料為原料，可以打印出像樂高積木一樣的大塑料組件，之后將其組裝成大房子的各個房間。再一次像樂高積木一樣，把各房間固定在一起，加上打印成型的外部設計使房屋看起來像傳統的荷蘭式傍水小宅。 同時，一家中國建筑企業也在使用巨大的3D打印機建造房屋，這個巨大的3D打印機能噴涂水泥層和建筑廢料來組裝房屋。這家建筑公司介紹說房子將花費不到5000美元，而且它一天可以產生多達10套這樣的房屋。 Top 2 智能公路 如果我們發明出可以給新能源汽車無線充電的道路，那我們就不再需要鋪滿太陽能電池板的汽車了。 一項最令人興奮的新想法是道路可以作為電動車的充電器。一家新西蘭公司已經建成一個大型“能源墊”,可以給停著的電動車無線充電。下一步就是將無線充電技術嵌入到實際路面里,這樣電動汽車可以在行進中充電，而不會再需要充電站。 其他有趣的想法也可能在將來實現，比如路面吸收陽光發電，或者更酷的是把壓電材料嵌入道路，捕捉過往車輛的振動能，并將其轉換為可用的能源。 Top 1 二氧化碳建筑 鮑魚的硬殼啟發了MIT的研究人員把鮑魚用來礦化二氧化碳建筑自身外殼的酶分離出來。某一天我們或許可以利用二氧化碳來生產碳磚。 由發電廠和機動車排放出的二氧化碳是人造溫室氣體的最大來源。每年，我們排除超過300億噸的二氧化碳到大氣中，加速了全球變暖的危害。在能源行業進行著的誘捕或“封存”二氧化碳進行地下排放的試驗的同時，一組麻省理工學院(MIT)的研究人員已經成功地利用轉基因酵母將二氧化碳氣體轉化為了固體碳基建筑材料。 像哈佛大學的“白蟻”團隊一樣，麻省理工學院的研究人員也受到了自然的啟發，不過這次是鮑魚。和其他甲殼類動物一樣，鮑魚能把海水中得二氧化碳和礦物質轉化為碳酸鈣來構建他們的堅硬如巖石的貝殼。研究人員分離出鮑魚用于礦化二氧化碳的酶，并用它改造了一批酵母菌生產。滿滿一燒杯的轉基因酵母可以利用只有1磅(0.5公斤)的二氧化碳產生出2磅(1公斤)的固體碳酸鹽。想象它們能利用300億噸的二氧化碳生產出多少碳磚! 來源網絡版權歸作者所有 |
