未來材料：自我治愈混凝土、生物磚等等

　　明尼蘇達(dá)大學(xué)教授布萊尼•布朗內(nèi)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(jìn)行的信息技術(shù)改革帶來的效應(yīng)，但我們很少能夠意識到新材料改革的影響。建筑材料現(xiàn)在正被改造應(yīng)對我們的環(huán)境危機(jī)，降低能耗、促進(jìn)效率，為創(chuàng)意展現(xiàn)提供新媒介。鑒于地球面臨的嚴(yán)重問題，這種方法是鼓舞人心的。
　　布朗內(nèi)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(jīng)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(xì)節(jié)豐富有趣、結(jié)構(gòu)分明，其中有關(guān)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(jié)、圖片、商業(yè)開發(fā)的狀態(tài)以及未來的可能性影響。他也根據(jù)它們展現(xiàn)的趨勢定義了這些材料。
　　比如，未來材料也許性能強(qiáng)大，比傳統(tǒng)相等物更加強(qiáng)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(chǎn)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(qiáng)大的產(chǎn)品；智能，因為它們因生物系統(tǒng)靈感設(shè)計而成，不會產(chǎn)生浪費；改造，基于環(huán)境刺激，進(jìn)行著實體變形，交界性——因為它們成為物質(zhì)和虛擬世界之間的連接點。
　　布朗內(nèi)爾做了大量的工作，解釋過多資源利用產(chǎn)生的環(huán)境成本以及新的經(jīng)濟(jì)型材料如何發(fā)揮作用。
　　混凝土在失寵幾世紀(jì)之前一直被羅馬人使用，現(xiàn)在是繼水之后最常用的材料?；炷辽a(chǎn)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(chǎn)可以少些污染。布朗內(nèi)爾確定了怎樣將一些波特蘭水泥利用另外的膠結(jié)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(hù)或自我治愈技術(shù)減少維護(hù)費。例如，BacillaFilla是一種“功能性微生物粘合物”，能夠修復(fù)混凝土的裂痕。微生物生長在生物反應(yīng)器中。與噴射器一起應(yīng)用后，這些微生物很快就會結(jié)合，要有終止開關(guān)，這樣產(chǎn)生程序才會終止。

　　之后，這也有可彎曲的混凝土，比傳統(tǒng)的混凝土要堅固些。如果可彎曲的混凝土產(chǎn)生裂縫，它就能在空氣和水環(huán)境中自愈。

　　在礦物部分，布朗內(nèi)爾看到了減少磚生產(chǎn)行業(yè)二氧化碳排放的需求，因為磚塊行業(yè)會產(chǎn)生大量的炭黑。一種方法是通過生物化學(xué)程序生產(chǎn)磚塊。北卡羅來納州一家公司Mason想要設(shè)計生物磚，使用細(xì)菌從沙子或其他骨料中生產(chǎn)磚塊。

　　另一個有趣的應(yīng)用——Stone Spray，一種3D打印機(jī)，直接收集區(qū)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(jié)構(gòu)的構(gòu)思很令人驚嘆。這項技術(shù)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(jié)構(gòu)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(jìn)行，我們在一個世紀(jì)里會喪失全球的雨林。“這種資源危機(jī)暗示要盡可能地保護(hù)森林。”為了放緩或停止森林砍伐，布朗內(nèi)爾提供一些新興技術(shù)，如NewsPaperWood，一種荷蘭產(chǎn)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(fā)展的潛力，能夠產(chǎn)生捕獲陽光、電力生產(chǎn)和結(jié)構(gòu)檢測的涂層技術(shù)。一個案例是熒光噴繪，在荷蘭智能高速公路項目上發(fā)現(xiàn)的。Roosegaarde and Heijmans事務(wù)所的團(tuán)隊建造了一個實驗臺，帶有熒光條，吸收日光，在晚上長達(dá)8個小時的時間里發(fā)光?？紤]一下燈光節(jié)約成本和創(chuàng)意機(jī)會。

　　燈光部分的一個相關(guān)理念：威斯康星大學(xué)的研究員團(tuán)隊利用基因改造的E.coli細(xì)菌和原生生物建造生物性發(fā)光源。布朗內(nèi)爾表示，這個技術(shù)也處于早期發(fā)展階段，燈泡設(shè)計師面臨著挑戰(zhàn)，讓它更加可靠。

　　這里也有“星光阿凡達(dá)”，一種發(fā)光的奇怪植物。其葉綠體基因由海生細(xì)菌元素被修改。其發(fā)明者Bioglow事務(wù)所想要創(chuàng)造出葉子，同時也能用作低能耗燈源。“這種植物準(zhǔn)備用于市場，在美國已經(jīng)可以看到。黑暗中發(fā)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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