Η ανάπτυξη νέων υλικών που έχουν αυξήσει τις επιδόσεις και τη λειτουργικότητα έχει γίνει μια σημαντική κινητήρια δύναμη της καινοτομίας τα τελευταία χρόνια. Σύμφωνα με τον βραχίονα βιομηχανικών τεχνολογιών του τμήματος Έρευνας και Καινοτομίας της Ευρωπαϊκής Επιτροπής, εκτιμάται ότι το 70% της καινοτομίας των νέων προϊόντων βασίζεται σε υλικά με νέες ή βελτιωμένες ιδιότητες. Αυτά τα αναδυόμενα υλικά και οι συναφείς τεχνολογίες αλλάζουν τον τρόπο που εργάζονται οι αρχιτέκτονες και οι σχεδιαστές και ο τρόπος με τον οποίο εμείς ως καταναλωτές ασχολούμαστε με τα κτίρια και τα προϊόντα που μας περιβάλλουν.

Ο Δρ Sascha Peters είναι ειδικός σε θέματα καινοτομίας και ειδικών υλικών από τη Γερμανία. Ο Peters είναι Διευθύνων Σύμβουλος της Haute Innovation, μια εταιρεία που επικεντρώνεται στην καθυστέρηση των διαδικασιών καινοτομίας και στην παροχή υλικών-τεχνικών καινοτομιών για ταχύτερη μετατροπή σε εμπορεύσιμα προϊόντα. Είναι επίσης ο συγγραφέας του βιβλίου Υλικό επανάσταση: Βιώσιμα υλικά πολλαπλών χρήσεων για το σχεδιασμό και την αρχιτεκτονική.

Freshome παγιδευτεί με Δρ Peters να τον ρωτήσετε ποια υλικά θα φέρουν επανάσταση στην αγορά το 2012. Ο ίδιος συμφώνησε να μοιραστεί μαζί μας 10 από τα υλικά που παρουσιάζονται στο βιβλίο του. Αυτά είναι υλικά που πιστεύει ο Peters ότι θα επηρεάσει την αρχιτεκτονική και το σχεδιασμό. Παρακάτω εξηγεί τα υλικά και τις πιθανές χρήσεις τους.

ΥΨΗΛΟΔΥΝΑΜΗ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ ΥΨΗΛΗΣ ΤΑΣΗΣ

Ενώ μέχρι σήμερα έχει χρησιμοποιηθεί σκυρόδεμα για στερεά αντικείμενα, των οποίων η επίσημη γλώσσα περιορίζεται έντονα από ένα ελάχιστο πάχος τοιχώματος, σήμερα μπορούν να επιτευχθούν τελείως διαφορετικά αποτελέσματα με σκυρόδεμα εξαιρετικά υψηλής αντοχής (π.χ. λάμα Tim Mackeroth FALT). Χάρη στις ειδικές διαδικασίες μαθηματικής μοντελοποίησης, η βέλτιστη πυκνότητα σωματιδίων μπορεί να ρυθμιστεί για τη συγκεκριμένη εφαρμογή. Με την προσαρμογή του περιεχομένου του τσιμέντου, η πυκνότητα του φιλμ νερού μπορεί να μειωθεί σημαντικά έως και 40%. Η ισχύς συμπίεσης είναι σημαντικά αυξημένη. Η χρήση δαπανηρών προσθέτων δεν είναι απαραίτητη και το κόστος υλικών μειώνεται έως και 35%. Το σκυρόδεμα εξαιρετικής αντοχής έχει τεράστιο δυναμικό μείωσης του CO2. Επιπλέον, η υψηλότερη πυκνότητα συσκευασίας αυξάνει την αντίσταση στις εξωτερικές επιδράσεις.

ΘΑΛΑΣΣΙΕΣ ΜΠΛΕ

Αυτό που συνήθως αναφέρεται ως μπάλες Ποσειδών, οι οποίες είναι κατασκευασμένες από πλεγμένες ίνες φυκιών, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί χωρίς πρόσθετα ως μονωτικό υλικό με ιδιότητες πρόληψης φυσικών πυρκαγιών (Β1). Το οργανικό καφέ υλικό μπορεί να βρεθεί πλυμένο σε παραλίες. Καθώς περιέχει σχεδόν καθόλου άλατα και δεν περιέχει πρωτεΐνες δεν σαπίζει και οι ίνες δεν είναι επιβλαβείς για τον ανθρώπινο οργανισμό. Με θερμική αγωγιμότητα μόλις 0,037 W / mK, οι σφαίρες θαλάσσης είναι ιδιαίτερα κατάλληλες για μόνωση κτιρίων (π.χ. στις στέγες και τις δομές ξυλείας). Πωλούνται ως εμπορεύματα με το εμπορικό σήμα NeptuTherm.

ΔΟΜΙΚΕΣ ΔΟΜΕΣ ΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ

Αυτές οι κοίλες σφαίρες υψηλής αντοχής προσφέρουν μια επιλογή για την ευέλικτη πλήρωση μη-άκαμπτων γεωμετρικών σχημάτων. Παράγονται με βάση τις σφαίρες EPS. Σε μια διαδικασία επίστρωσης με αέρα, αυτές επικαλύπτονται σε ένα εναιώρημα κατασκευασμένο από μέταλλο ή κεραμική σκόνη, συνδετικούς παράγοντες και νερό και ακολούθως θερμαίνονται. Το πολυμερές υλικό εξατμίζεται και αυτό που παραμένει είναι κοίλες σφαίρες από μεταλλικό ή κεραμικό υλικό. Χάρη σε αυτήν την αρχή παραγωγής, οποιοδήποτε υλικό που μπορεί να φρυγανισθεί είναι κατάλληλο για επεξεργασία. Οι ιδιότητες των υλικών μπορούν να επηρεαστούν όσον αφορά το πάχος και το πορώδες της εξωτερικής επιφάνειας καθώς και το σχήμα βάσης. Λόγω του υψηλού πορώδους και των πολλών επιφανειών που αλληλεπιδρούν, η θερμική αγωγιμότητα των κοίλων σφαιρών είναι σημαντικά χαμηλότερη από αυτή των στερεών υλικών. Για να επιτευχθούν συγκεκριμένες ιδιότητες, άλλα υλικά μπορούν να εγχυθούν στην υπάρχουσα κοίλη σφαίρα. Δεδομένης της γεωμετρίας της σφαίρας, οι δομές με κοίλες σφαίρες διαθέτουν ανθεκτικά στην πίεση και άκαμπτα χαρακτηριστικά. Οι κοίλες σφαίρες είναι 4070% ελαφρύτερες από τις στερεές.

ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΕΝΗ ΘΕΡΜΟΠΛΑΣΤΙΚΗ

Ενώ σε πλαστικά ενισχυμένα με ίνες και σωματίδια επιτυγχάνεται βελτίωση των χαρακτηριστικών και αυξημένη αντοχή με την ενσωμάτωση ινών ή σωματιδίων από υλικό διαφορετικό από εκείνο που χρησιμοποιείται για τη μήτρα, οι βελτιώσεις στην ποιότητα των αυτο-ενισχυμένων θερμοπλαστικών τείνουν να επιτυγχάνονται ευθυγραμμίζοντας την μοριακή δομή σε ημικρυσταλλικές περιοχές της πλαστικής δομής. Τα χαρακτηριστικά των θερμοπλαστικών με αυτοδύναμη ενίσχυση είναι συγκρίσιμα με εκείνα των πλαστικών ενισχυμένων με ίνες υάλου. Τα επίπεδα αντοχής και ακαμψίας είναι αρκετές φορές υψηλότερα από αυτά των συμβατικών θερμοπλαστικών. Τα αυτο-ενισχυμένα θερμοπλαστικά έχουν επίσης μεγαλύτερη αντοχή στην κρούση, είναι πιο σταθερά όταν εκτίθενται σε υψηλές θερμοκρασίες και είναι πιο ανθεκτικά στη φθορά. Η επέκταση που προκαλείται από τη θερμότητα είναι μόνο το μισό. Ένα πλεονέκτημα είναι η δυνατότητα καθαρής ανακύκλωσης. Επιπλέον, αυτο-ενισχυτικά θερμοπλαστικά ζυγίζουν λιγότερο από τα ενισχυμένα με υαλοβάμβακα πλαστικά.

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΠΟΛΥΜΕΡΕΣ

Τα πολυμερή ή τα σύνθετα υλικά που κατασκευάζονται από πλαστικά, τα οποία αλλάζουν τον όγκο τους (δηλαδή συστέλλονται ή εκτείνονται) όταν υποβάλλονται σε ηλεκτρικό φορτίο, αναφέρονται ως ηλεκτροστατικά πλαστικά. Στα εργαστήρια ανάπτυξης αναπτύσσονται επί του παρόντος εργασίες για το όραμα για έναν τεχνητό μυ. Χρησιμοποιώντας υλικά μορφοποίησης, οι ερευνητές επιδιώκουν να αλλάξουν το σχήμα και τις ιδιότητες ενός αεροσκάφους. Στη διαδικασία ακολουθούν διάφορες προσεγγίσεις, των οποίων η δομή και ο τρόπος λειτουργίας διαφέρουν ουσιαστικά μεταξύ τους.

ΣΥΝΔΕΔΕΜΕΝΕΣ ΣΥΝΘΕΣΕΙΣ ΞΥΛΟΥ

Προκειμένου να αποφευχθεί η χρήση πολύτιμων τροπικών δασών και, συνεπώς, η καταστροφή τροπικών δασών, αναπτύχθηκαν τεχνικές τα τελευταία χρόνια για να γίνει το ξύλο από φυτείες φοινικών καλαμποκιού κατάλληλο για τη βιομηχανία επίπλων και το δάπεδο. Το ξύλο καρύδας δεν έχει ετήσια δαχτυλίδια. Χαρακτηρίζεται από την κηλίδα δομή του από την οποία ο ολλανδός κατασκευαστής Kokoshout πήρε το όνομα Cocodots. Καθώς το ξύλο είναι σημαντικά δυσκολότερο στην περιφέρεια του κορμού (εξωτερικά 5 cm) από το εσωτερικό, είναι κυρίως αυτό το ξύλο που χρησιμοποιείται για την παραγωγή υλικών. Το ξύλο καρύδας συρρικνώνεται και διογκώνεται ελάχιστα και είναι σκληρότερο από δρυς. Τα σύνθετα ξύλου καρύδας αποτελούνται από πυρήνα MDF πάχους 1218 mm, στον οποίο εφαρμόζεται ξύλο καρύδας.

ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΑ ΥΛΙΚΑ

Ενώ τα οικολογικά υλικά έχουν ήδη επικεντρωθεί στη χρήση φυσικών ινών ως ενισχυτικού υλικού και φυσικών υλικών σε σύνθετα υλικά, αρκετοί ερευνητές και κατασκευαστές εργάζονται τώρα σε διαδικασίες παραγωγής που επιτρέπουν την καλλιέργεια οργανικών υλικών (π.χ. οικολογικός σχεδιασμός). Τα είδη μυκήτων μπαίνουν στο παιχνίδι εδώ, για παράδειγμα εκείνα που είναι σε θέση να δεσμεύουν στερεά οργανικά απόβλητα. Δεν απαιτείται αργό πετρέλαιο. Η βιολογική διαδικασία παρασκευής βασίζεται στην κυτταρίνη που απαντάται στα φυσικά απορρίμματα, όπως οι φλοιούς ρυζιού και σιταριού, καθώς και στη λιγνίνη ως συνδετικό υλικό μήτρας. Μια νέα διαδικασία χρησιμοποιεί τις αρχές ανάπτυξης του νήματος μυκηλίου των μυκήτων, το οποίο στη φύση συνήθως αποικίζει σε στερεά υποστρώματα όπως το ξύλο, το χώμα και τα οργανικά απόβλητα, για να παράγει σκληρούς αφρούς φυσικά. Οι μύκητες σχηματίζουν ένα δίκτυο μικροσκοπικά μικρών νημάτων, τα οποία δεσμεύουν σταθερά τα διάφορα οργανικά απόβλητα.

ΒΙΟΠΛΑΣΤΙΚΑ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟ ΠΟΛΥΛΑΚΤΙΚΟ ΟΞΥ

Το πολυγαλακτικό οξύ ή το πολυλακτίδιο (PLA) είναι ένα από τα σημαντικότερα βιολογικά ακατέργαστα πλαστικά στην τρέχουσα συζήτηση βιωσιμότητας, καθώς οι ιδιότητές του είναι συγκρίσιμες με εκείνες του ΡΕΤ. Γενικά, τα ακατέργαστα πλαστικά δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν άμεσα, αλλά με την ανάμιξη αναμειγνύονται με συσσωματώματα και πρόσθετα για να ταιριάζουν στο συγκεκριμένο σκοπό τους. Αν και το υλικό ανακαλύφθηκε ήδη από τη δεκαετία του 1930, έχει πρόσφατα παραχθεί σε μεγάλη κλίμακα από τη NatureWorks.

BLINGCRETE

Οι αντανακλαστικές επιφάνειες χρησιμοποιούνται κυρίως σε πεδία όπου η ασφάλεια είναι ένα ζήτημα και στη μόδα. Τυπικές εφαρμογές περιλαμβάνουν αντανακλαστικά μπαλώματα για ποδηλάτες και προσωπικό ασφαλείας. Το ανακλαστικό ύφασμα είναι επίσης πολύ δημοφιλές στο σχεδιασμό παπουτσιών. Στην τέχνη το υλικό ανακαλύφθηκε πρόσφατα. Το ανακλαστικό σκυρόδεμα, που αναπτύσσεται επί του παρόντος με την ονομασία BlingCrete, προορίζεται να χρησιμοποιηθεί για την επισήμανση άκρων και επικίνδυνων περιοχών (π.χ. βήματα, πλατφόρμες) και για το σχεδιασμό ολοκληρωμένων συστημάτων καθοδήγησης κτιρίων και μεγάλων δομικών στοιχείων. Δεδομένης της ιδιαίτερης αίσθησης του, μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σε συστήματα απτικής καθοδήγησης για τους τυφλούς.

LUMINOSO

Το 2008 ξεκίνησε με το σήμα Luminoso ένα σύνθετο υλικό ξύλου με παρόμοια δομή. Τα υφάσματα από υαλοβάμβακα στρωματοποιούνται ανάμεσα σε λεπτές ξύλινες πλάκες και συνδέονται με κρύα κόλλα PU. Η επιφάνεια είναι πλήρως σφραγισμένη. Η επιλογή του ξύλου, ο χώρος μεταξύ των στρωμάτων και η αντοχή του φωτεινού υφάσματος μπορούν να επηρεάσουν τον βαθμό διαπερατότητας του φωτός. Το ξύλο που χρησιμοποιείται για οπίσθια επένδυση και διαχωριστικά σε εσωτερικούς χώρους και εκθεσιακούς χώρους πρέπει να είναι απολύτως άψογο, ώστε να μην διαταραχθεί η συνολική εντύπωση. Μια εικόνα που βρίσκεται πίσω από το σύνθετο πλαίσιο θα μεταφερθεί στην άλλη πλευρά μόλις ανάψει από πίσω. Ακόμη και ταινίες μπορούν να προβάλλονται στο υλικό.

Το Freshome θα ήθελε να ευχαριστήσει τον Δρ Sascha Peters για την εισαγωγή μας σε αυτά τα πρωτοποριακά υλικά και για να μας δώσει μια καταιγίδα στο βιβλίο του. Για όσους θα ήθελαν να μάθουν περισσότερα για το πώς αυτά και άλλα καινοτόμα νέα υλικά επαναβαίνουν το σχεδιασμό και την αρχιτεκτονική, το βιβλίο του Dr. Peters είναι διαθέσιμο για να αγοράσει εδώ. Μπορείτε επίσης να ενημερώνεστε για τις νέες εξελίξεις στην υλική καινοτομία, διαβάζοντας το ηλεκτρονικό περιοδικό του Dr. Peters.

Θα θέλαμε να ακούσουμε τι σκέφτεστε για αυτά τα πρωτοποριακά υλικά και αν συναντήσατε άλλους που νομίζετε ότι πρέπει να γνωρίζουμε. Παρακαλώ αφήστε μας ένα σχόλιο παρακάτω.