مصالح ساختمانی جدید برای آینده ساخت و ساز

در حالی که بعضی ممکن است استدلال کنند که روش های قدیمی بهترین هستند، واقعیت این است که پیشرفت های صنعت ساخت و ساز ساخته شده است که در سراسر جهان ساخته شده است راحت تر و ایمن تر. توسعه مواد نوآورانه ساختمان جدید به معماران اجازه می دهد که دیدگاه های خود را بهتر درک کنند، زیرا ساختارهای جسارتانهتری را با توجه به قدرت، انعطاف پذیری و دوام آنها بهبود می بخشد. این زمینه ای است که در همه حال در حال توسعه است. اگر می خواهید در بالای آن قرار بگیرید، برای فهرستی از مصالح ساختمانی جدید که ممکن است در پروژه بزرگ بعدی شما برجسته باشد، بخوانید.

گرافن

از زمان کشف آن، گرافن در حال ساختن مصالح ساختمان جدید نیست. در تئوری، این یک ماده عالی است، به طوری که آن را فوق العاده سبک وزن در حالی که قوی تر و سخت تر از هر دو فولاد و فیبر کربن است. به طور بالقوه می توان آن را با مواد سنتی تر ترکیب کرد تا میله ها و کابلهای قویتری ایجاد شود و ساختارهای چشمگیرتری را ایجاد کند.

با این حال، گرافن به سختی تولید می کند که سازندگان به ندرت قادر به استفاده از بیش از چند پوسته آن در هر پروژه می باشند. تا همین اواخر، به این ترتیب، آزمایشگاه ملی ایالات متحده Oak Ridge، روش جدیدی را برای تولید آن با استفاده از تکنیک شناخته شده به عنوان رسوب بخار شیمیایی توسعه داده است.

ایوان Vlassiouk، رهبر تیم مسئول پروژه، گفت که این کشف "به شدت گسترش برنامه های بالقوه و بازار برای گرافن". گام بعدی این است که هزینه را کاهش دهیم و مقیاس پذیری را بهبود بخشیم، سپس می توان مواد را بسیار گسترده تر استفاده کرد.

بتن رومی

ساختمان ها و سازه های روم باستان برای مدت بسیار طولانی ایستاده اند، بنابراین مصالح ساختمانی که آنها استفاده می کنند باید چیزی را برای یادگیری ارائه دهند. اکنون محققان آزمایشگاه برکلی در دانشگاه کالیفرنیا موفق به شکستن رکورد عمر طولانی خود شده اند - فرمول خاصی که رومی ها برای ساخت بتن خود استفاده می کردند. بر خلاف بتن مدرن که در آن سیمان پورتلند برای اتصال به کل، بتن رومی از مخلوط ملات سنگ آهک آتشفشانی استفاده می کند، که واکنش نشان می دهد به شکل کریستال هایی که به طور فزاینده ای در فضای داخل بتن گسترش می یابد. این عملکرد میکرو فیبر در بتن بر اساس پورتلند را انجام می دهد، اما بهتر است - مقاومت بیشتری نسبت به خوردگی و فضای بسته را محکم تر کند. این همچنین خطر بروز میکروارگانیسم در بتن را در طول زمان کاهش می دهد و طول عمر را به طور قابل توجهی افزایش می دهد - 2000 سال و شمارش، به عنوان یک سفر در اطراف رم ثابت خواهد شد.

بتنی که در روستای باستان ساخته شده است (تصویر: Wikimedia Commons)

بتن رومی نه تنها قوی تر از نسخه مدرن است، بلکه سبزتر نیز می باشد. سنگ آهک و خاک رس که در سیمان پرتلند استفاده می شود باید در فرآیند تولید بیش از 1400 درجه سانتیگراد گرم شود و این به علت 7 درصد انتشار جهانی کربن است. از طرف دیگر، بتن رومی نیازی به این نوع گرما ندارد، زیرا خاکستر آتشفشانی و آهک که از آنها استفاده می کنند، در دمای پایین تر واکنش نشان می دهند. این به معنی یک فرمول بتن بالقوه جدید است که قوی تر، سبز تر و طولانی تر است.

بتن طبیعی

محققان MIT در مورد موضوع بتنی، مقاله ای را منتشر کرده اند که پیشنهاد می کند سیمان را از معادله حذف کند. محققان از دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست به دنیای طبیعی نگاه می کنند - پیشنهاد استفاده از مواد آلی مانند استخوان ها، پوسته ها و اسفنج های دریایی را به منظور اتصال دانه به بتن با هم.

این تحقیق تلاش تازه برای حل مشکالت دوقلو سیمان پورتلند است - انرژی مورد نیاز برای ساخت آن و همچنین پتانسیل میکروکراکینگ در طول زمان. این ایده زمانی رخ داد که تیم با دانش حدس زده شده در مورد ساختار مواد طبیعی با "حدس زدن" در ساختار داخلی بتن مخالفت کرد - به طوری که استفاده از مطالب آشنا در رویکرد "پایین به بالا" برای تولید بتن مناسب بود. "استخوان کرت" ماده ای نیست که برای استفاده در حال حاضر استفاده شود - هنوز از نقطه شروع برای مهندسان برای تغییر نحوه انتخاب ترکیب محصولات ساختمانی نیست.

فیبر کربنی

چوب Balsa مفید است به دلیل سختی آن با وجود بسیار سبک وزن؛ با این حال، تولید دشوار است و بنابراین گران است. با این حال، یک تیم از محققان در دانشگاه هاروارد موفق به ایجاد مواد کامپوزیتی سلولی از سبک بی سابقه سبک و سختی که می تواند جایگزین آن.

برای ایجاد جایگزینی مصنوعی برای استفاده از رزین های ترموستیک مبتنی بر اپوکسی تقویت شده با فیبر و تکنیک های چاپ اکستروژن 3D استفاده شده است. محققان از این روش ها برای ایجاد یک لانه زنبوری در مواد اپوکسی کربن استفاده کردند.

نتیجه نهایی چیزی است که به طور بالقوه می تواند به طور کامل چوب balsa جایگزین. نه تنها آن را ارزان تر می کند، بلکه مسائل مربوط به چوب را با دانه های نامنظم حذف می کند که دشوار بودن آن در ساختارهای دقت استفاده می شود.

بتن سبز-مخلوط

توسعه مواد ساختمانی جدید صرفا در مورد ساختن آنها قوی تر یا سبک تر نیست، بلکه در مورد ساختن آنها با محیط زیست سازگارتر است. تیمی از Universiti Teknologi MARA در مالزی قادر به ایجاد چیزی است که این امر را به دست می دهد، با اختراع خود از آنچه آنها "بتن سبز مخلوط" نامیده اند.

این با استفاده از مواد مرسوم برای بتن مخلوط با مواد زائد مناسب و مواد بازیافتی برای ایجاد یک جایگزین اقتصادی و سازگار با محیط زیست است که هنوز هم همانند اصلی است. بعضی از مواد مورد استفاده شامل خاکسترهای فلزی، بتن های بازیافتی و آلومینیوم می تواند الیاف باشد.

ابریشم عنکبوت مصنوعی

ابریشم عنکبوتی یکی از مواد قابل توجه ترین مواد طبیعی جهان است که با شدت بسیار بالایی نسبت به چگالی نسبتا کم آن را قوی تر از فولاد، گرم-برای گرم می کند. محققان مدت ها می خواستند یک نسخه مصنوعی ایجاد کنند، اما تا به امروز، راز به خواص آن تا کنون یک رمز و راز بوده است.

یک تیم از مؤسسه فناوری ماساچوست از تکنیک های چاپ سه بعدی برای تولید spiderwebs های جعلی برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد ساختار خود استفاده کرده است. آنها بر این باورند که این گام بعدی به سوی یک نسخه مصنوعی است.

ژائو چین، دانشمند تحقیقاتی گفت: "ما در حال راه یافتن به مکانیسم است که وب سایت عنکبوتی را قوی می کند."

چوب بهبود یافته است

تحقیق از دانشگاه وارویک و کمبریج به درک جدیدی از ساختار مولکولی چوب منجر شده است. این می تواند به استفاده های جدید برای گیاهان در ساخت و ساز منجر شود، و همچنین یک نسخه بهبود یافته از یکی از شایع ترین مصالح ساختمانی در جهان است.

دانشمندان دریافتند که پلیمر زایلان - که حدود یک سوم ساختار چوب را تشکیل می دهد - شکل غیر معمولی دارد. این کار آنها را قادر می سازد تا مطالعه کنند که چگونه مولکول ها و سلول ها در دیواره های گیاهی مرتب شده اند.

پروفسور پل دوپری از دانشگاه کمبریج گفت: "این گام مهم در درک معماری مولکولی دیواره های سلول های گیاهی، استفاده از گیاهان برای مواد تجدید پذیر، انرژی و ساخت و ساز ساختمان ها را تحت تاثیر قرار خواهد داد."