十項(xiàng)可改變世界的建筑技術(shù)

哈佛大學(xué)研究人員向大自然（特別是白蟻）取經(jīng)，發(fā)展建筑領(lǐng)域的創(chuàng)新方法。即使沒(méi)有中央監(jiān)管，白蟻也可以建造大型建筑物。白蟻首先將一塊土帶到第一個(gè)施工位置。如果這個(gè)位置已經(jīng)完成，它們只需要簡(jiǎn)單的移動(dòng)到下一個(gè)位置。

TERMES項(xiàng)目采用相同的群建筑理念，但他們使用的是小型機(jī)器人。這些簡(jiǎn)單的、廉價(jià)無(wú)人機(jī)可根據(jù)最初設(shè)計(jì)，將一塊物質(zhì)放置在下一個(gè)可用的空間，直至結(jié)構(gòu)完成，以此來(lái)建造結(jié)構(gòu)。這意味著，在最初設(shè)計(jì)之后，群幾乎不需要人類(lèi)干預(yù)。

這種群對(duì)于在太空或水下等危險(xiǎn)地方建造結(jié)構(gòu)而言，將是非常理想的。它們還可以干那些很浪費(fèi)人力時(shí)間的粗活。因?yàn)樗鼈兪亲晕乙龑?dǎo)的，所以可以比人類(lèi)更高效。

只要看到Kite Bricks開(kāi)發(fā)的智能磚，你就能看出它的靈感來(lái)自于樂(lè)高。這種磚頭可以在頂部旋轉(zhuǎn)，連接方式酷似樂(lè)高。這種智能磚可以固定在有鋼筋的地方，不同形狀的磚塊根據(jù)設(shè)計(jì)堆疊。

這種磚頭的連接不是采用水泥，而是強(qiáng)效雙面膠。建筑內(nèi)部，可以用這種磚頭來(lái)連接那些有圖案的交替面板，減少石膏和涂料的使用。還可以作為地板和天花板，中間留有空隙，以備絕緣、水管、電線之用。

這種磚具有更好的熱能控制，施工當(dāng)中具有更多用途，可以節(jié)約建筑成本50%左右。

Kite Bricks 智能磚

洪水泛濫時(shí)將沒(méi)有足夠的地方來(lái)進(jìn)行排水。城市里可吸收水分的土壤很少，也就使這種情況變得更糟。英國(guó)Tarmac公司發(fā)明了一種具有滲透性的Topmix Permeable瀝青，可用于減少水患。

大多數(shù)混凝土都可以讓部分水滲到地下，但每小時(shí)只能滲透大約300毫米（1英尺）。Topmix每小時(shí)可滲透36,000毫米（118英尺），即每分鐘3,300升（880加侖）。

不像大多數(shù)混凝土那樣使用沙子，Topmix使用的是花崗石碎片。水可以從花崗石當(dāng)中滲過(guò)，從而被地面吸收，進(jìn)入下水道，或者是收集起來(lái)。除了減少水患可能以外，Topmix還可以保持路面干燥，使其更加安全。此外，水可以轉(zhuǎn)移到水庫(kù)，以便重復(fù)利用。

透水混凝土的問(wèn)題是只能在那些不太冷的地方使用。寒冷的天氣會(huì)是這種混凝土膨脹，最終被破壞。另外，它的安裝也比傳統(tǒng)混凝土費(fèi)用要高，但要是可以減少水患的話，長(zhǎng)期以往可以節(jié)省不少支出。

來(lái)源：Lafarge Tarmac公司官網(wǎng)

根據(jù)聯(lián)合國(guó)的預(yù)測(cè)，2050年地球人口將超過(guò)96億。這要比當(dāng)前多出23億人。此外，據(jù)估計(jì)世界人口的75%將生活在城市，這就引發(fā)出了一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題：城市空間不足。

解決這一問(wèn)題的方法之一是建設(shè)垂直城市。已經(jīng)有一些建議在撒哈拉、阿聯(lián)酋、中國(guó)等地建立垂直城市。

這些垂直城市會(huì)是龐大的建筑物，提供住宅、工作場(chǎng)所以及購(gòu)物休閑場(chǎng)所。比如說(shuō)，意大利Luca Curci Architects建筑公司將在阿聯(lián)酋建造一座189層的建筑。這將可容納25,000人，以及商店和企業(yè)。因?yàn)槿藗兛梢圆恍枰x開(kāi)這個(gè)建筑，所以也就解決了空間問(wèn)題，并減少居民的碳足跡。

巨型建筑將是自給自足、綠色環(huán)保的。建筑足夠大，可以在整個(gè)建筑上安放太陽(yáng)能電池板，還可以使用地?zé)崮?，并進(jìn)行雨水收集。

垂直城市概念圖

太陽(yáng)能電池板最大的問(wèn)題之一就是體積大、笨重、不夠美觀。為了改善這一點(diǎn)，一些研究人員正在生產(chǎn)小的、柔性的、可以涂在表面的太陽(yáng)能電池。事實(shí)上，加拿大阿爾伯塔大學(xué)（University of Alberta）的一個(gè)研究小組已經(jīng)制備出了一種含有鋅和磷納米顆粒的噴霧式太陽(yáng)能電池。

如果可以在房頂上噴涂上這種太陽(yáng)能涂料的話，那它產(chǎn)生的能量將足以供家庭之用，減少對(duì)化石燃料的依賴。無(wú)需進(jìn)行改造，最大限度的減少了施工。同時(shí)，太陽(yáng)能涂料比傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池板還要便宜得多。雖然這種涂料太陽(yáng)能電池的效率還不夠高，但研究人員正試圖解決這個(gè)問(wèn)題。

噴涂過(guò)太陽(yáng)能涂料的屋頂

大型設(shè)施的一個(gè)大問(wèn)題就是如何有效地利用他們。我們知道一部電梯只有一個(gè)電梯轎廂，如果你曾經(jīng)在大型建筑中用過(guò)電梯，你就一定知道有時(shí)候需要等很長(zhǎng)時(shí)間才能等到電梯。德國(guó)電梯公司ThyssenKrupp正在想辦法解決這個(gè)難題。他們希望使用磁懸浮技術(shù)。來(lái)代替電纜的方式。這將使得他們的轎廂可以在水平方向和垂直方向上進(jìn)行移動(dòng)。同時(shí)它也可以允許多輛轎廂運(yùn)行，從而減少等待時(shí)間。最終，這種磁懸浮電梯將會(huì)使用更少的能量，從而更加環(huán)保。

多個(gè)電梯廂在同一個(gè)電梯井道中進(jìn)行垂直和水平移動(dòng)

鋪設(shè)道路一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。平均來(lái)講，一位熟練的工人每天可以鋪設(shè)100平方米的道路。有望縮短鋪路周期的就是道路打印機(jī)，例如“老虎石鋪路機(jī)”，每天可以鋪設(shè)300平方米的道路。另一種是RPS的道路打印機(jī)，每天可以鋪設(shè)500平方米的道路。每臺(tái)機(jī)器需要1到3為操作人員。這種打印機(jī)由電力驅(qū)動(dòng)，并且沒(méi)有很多的移動(dòng)部分，這使得它們可以很容易地進(jìn)行操作和維護(hù)。不僅如此，和傳統(tǒng)的鋪路方法相比，它們的噪音很小。普通路面和通過(guò)道路打印機(jī)鋪設(shè)的路面的最大區(qū)別是機(jī)器鋪設(shè)的是磚塊而不是瀝青。然而，和瀝青路面相比，磚塊路面也具有一定優(yōu)勢(shì)，可以濾水，可以膨脹，從而可以維持更長(zhǎng)的時(shí)間。

道路打印機(jī)

氣凝膠并不是一種新材料。事實(shí)上，在20世紀(jì)20年代就有人開(kāi)始研究這種材料，并在1932年被成功制備。通過(guò)將凝膠中的液體去除，同時(shí)加入空氣可以形成這種材料。這種材料非常輕，因?yàn)槠渲?0%都是空氣。而且這種材料的絕緣性能非常好。氣凝膠可用于工業(yè)區(qū)制作絕緣管道，甚至可用于制作火星探測(cè)器。Aspen Aerogels希望采用這種氣凝膠技術(shù)來(lái)構(gòu)建家居絕緣。他們創(chuàng)造了一種產(chǎn)品叫做“空間閣樓毛毯”，這種產(chǎn)品非常輕，且非常薄。除此之外，這種毛毯比傳統(tǒng)絕緣材料的性能高2到4倍。“空間閣樓毛毯”也允許水蒸氣通過(guò)它們，而且它們也可以防火。因此這種絕緣材料可以減少居民火 災(zāi)。但是氣凝膠的價(jià)格要遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)絕緣材料，而從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看它可以節(jié)約成本和能量。同時(shí)，也不是所有的房屋都可以通過(guò)這種材料來(lái)進(jìn)行改裝。

氣凝膠

正如我們所知，金剛石是自然界最堅(jiān)硬的材料。如果其具有正確的形式，那么金剛石就可以成為很好的建筑材料。賓夕法尼亞大學(xué)的研究人員創(chuàng)造了一種金剛石納米線，其直徑只有人類(lèi)頭發(fā)的20000分之一。即便如此，金剛石納米線也被認(rèn)為是世界上最強(qiáng)韌的材料。除此之外，它們也非常輕。這些金剛石納米線或許不能用于建造普通建筑，但是它們可用于建造一些特殊的建筑，例如太空電梯等。

太空電梯概念圖

大多數(shù)西方人將斑竹視為一種裝飾材料。但實(shí)際上這是一種非常好的建筑材料。斑竹的生長(zhǎng)非?？?，且強(qiáng)度比鋼還高，比水泥更堅(jiān)韌。這也是為什么中國(guó)北京的一個(gè)工作室Penda想要使用斑竹作為主要建筑材料來(lái)建造整個(gè)城市。這樣的城市將會(huì)是可持續(xù)發(fā)展的、環(huán)境友好的、且價(jià)格便宜。通過(guò)將斑竹放置在一起，制造一種X型鏈接，然后將它們綁在一起就可以建造房屋。通過(guò)使用這種技術(shù)，Penda認(rèn)為到2023年他們可以建造供20萬(wàn)人居住的房屋。一旦這種結(jié)構(gòu)可以完成，附加部分就很容易完成，無(wú)論是水平方向還是垂直方向。同時(shí)，整個(gè)房間的解構(gòu)也非常輕松，且拆卸部分還可以循環(huán)利用。

來(lái)源：Penda工作室

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