10 مواد مبتكرة لنبحث عنها في عام 2012

أصبح تطوير المواد الجديدة التي زادت من الأداء والوظائف محركًا رئيسيًا للابتكار في السنوات الأخيرة. وفقًا لتقرير "التقنيات الصناعية" التابع لقسم الأبحاث والابتكار التابع للمفوضية الأوروبية ، يُقدر أن 70٪ من جميع ابتكارات المنتجات الجديدة تعتمد على مواد ذات خصائص جديدة أو محسنة. تعمل هذه المواد الناشئة والتقنيات المرتبطة بها على تغيير الطريقة التي يعمل بها المهندسون المعماريون والمصممين والطريقة التي نتعامل بها كمستهلكين مع المباني والمنتجات التي تحيط بنا.

الدكتور ساشا بيترز هو استشاري متخصص في الابتكارات والمواد من ألمانيا. بيتر هو الرئيس التنفيذي لشركة Haute Innovation ، وهي الشركة التي تركز على تقصير عمليات الابتكار وتوفير الابتكارات التقنية المادية لتحويل أسرع إلى منتجات قابلة للتسويق. وهو أيضا مؤلف الكتاب ثورة المواد: مواد متعددة الأغراض المستدامة للتصميم والهندسة المعمارية.

اشتعلت Freshome مع الدكتور بيترز لنسأله بالضبط ما هي المواد التي ستحدث ثورة في السوق في عام 2012. وافق على التكرم بمشاركة معنا 10 من المواد التي وردت في كتابه. هذه هي المواد التي يعتقد بيترز أنها سوف يكون لها تأثير في الهندسة المعمارية والتصميم. أدناه يشرح المواد واستخداماتها المحتملة.

ULTRA HIGH-STRENGTH CONCRETE

في حين تم استخدام الخرسانة حتى الآن للأجسام الصلبة ، التي تكون لغتها الرسمية محدودة بشدة بسماكة جدار دنيا ، يمكن تحقيق نتائج مختلفة تمامًا اليوم مع الخرسانة فائقة القوة (مثل مصباح Tim Mackeroth FALT). بفضل إجراءات النمذجة الرياضية الخاصة ، يمكن تعيين الكثافة المثلى للجسيمات لتطبيق معين. من خلال تكييف محتوى الاسمنت ، يمكن تقليل كثافة غشاء الماء بنسبة كبيرة تصل إلى 40٪. يتم زيادة قوة الضغط بشكل كبير. استخدام الإضافات المكلفة غير ضروري ويتم تخفيض التكاليف المادية بنسبة تصل إلى 35 ٪. الخرسانة فائقة القوة لديها إمكانات هائلة لخفض ثاني أكسيد الكربون. علاوة على ذلك ، تزيد كثافة التعبئة الأعلى من مقاومة التأثيرات الخارجية.

كرات البحر

ما يشار إليه عادة باسم كرات نبتون ، والتي تصنع من ألياف الأعشاب البحرية غير اللامع ، ويمكن أيضا أن تستخدم دون إضافات كمادة عازلة مع خصائص الوقاية من الحرائق الطبيعية (B1). يمكن العثور على المواد العضوية البنية التي تم غسلها على الشواطئ. بما أنها لا تحتوي على أي أملاح ولا بروتينات ، فإنها لا تتعفن والألياف ليست ضارة بالكائن البشري. مع التوصيل الحراري الذي يبلغ 0.037 واط / (م ك) ، تعتبر كرات البحر مناسبة للغاية لعزل المباني (على سبيل المثال ، في الأسطح والهياكل الخشبية). يتم بيعها كسلعة تحت اسم العلامة التجارية NeptuTherm.

أجوف هياكل المجال

توفر هذه الأجواف المجوفة عالية القوة خيارًا لملء الأشكال الهندسية غير الصلبة بمرونة. يتم إنتاجها على أساس مجالات EPS. في عملية طلاء التعليق الهوائي ، يتم تغليفها في نظام تعليق مصنوع من مسحوق معدني أو خزفي ، وعوامل ربط وماء ، ويتم تسخينها لاحقًا. تتبخر المادة البوليمرية ، وما تبقى من الأجوف المجوفة المصنوعة من مواد معدنية أو خزفية. بفضل مبدأ الإنتاج هذا ، فإن أي مادة يمكن تلبيسها مناسبة للتجهيز. يمكن أن تتأثر خصائص المواد فيما يتعلق بسماكة ومسامية السطح الخارجي وكذلك شكل القاعدة. بسبب المسامية العالية والكثير من الأسطح التي تتفاعل ، تكون الموصلية الحرارية للأجواء المجوفة أقل بكثير من المواد الصلبة. لتحقيق خصائص معينة ، يمكن حقن مواد أخرى في المجال المجوف الحالي. نظرا للهندسة الخاصة بالكرة ، تتميز الهياكل المجوفة بخصائص مقاومة للضغط والصلابة. الأجوف المجوفة أخف بنسبة 4070٪ من الحالة الصلبة.

SELF-REINFORCED THERMOPLASTICS

في حين أنه في الألياف والبلاستيك المقوى بالجسيمات ، تتحقق التحسينات في الخصائص وزيادة القوة عن طريق تضمين الألياف أو الجسيمات من مادة أخرى غير تلك المستخدمة في المصفوفة ، تتحقق التحسينات في جودة اللدائن الحرارية المدعمة ذاتيًا عن طريق محاذاة البنية الجزيئية في المناطق شبه البلورية في الهيكل البلاستيكي. خصائص اللدائن الحرارية المعززة ذاتيًا قابلة للمقارنة مع المواد البلاستيكية المقواة بالفيبرجلاس. تكون مستويات القوة والصلابة أعلى بعدة مرات من مستويات اللدائن الحرارية التقليدية. تتمتع اللدائن الحرارية المدعومة ذاتيًا أيضًا بقوة أكبر للصدمات ، وأكثر استقرارًا عند تعرضها لدرجات حرارة عالية ، وأكثر مقاومة للتآكل. التوسع بسبب الحرارة نصف فقط. ميزة واحدة هي إمكانية إعادة تدوير نقية. علاوة على ذلك ، فإن اللدائن الحرارية المدعومة ذاتيًا تزن أقل من اللدائن المقواة بالفيبرجلاس.

بوليمرات كهربائية

تُشار إلى البوليمرات أو المواد المركبة المصنوعة من البلاستيك ، والتي تغير حجمها (أي ، العقد أو الامتداد) عندما تتعرض لشحنة كهربائية ، باسم اللدائن الكهربائية. في مجال تطوير المختبرات يجري العمل حاليا ، على سبيل المثال ، على رؤية لعضلات اصطناعية. باستخدام مواد التحول ، يهدف الباحثون إلى تغيير شكل وخصائص الطائرة. وهم يتابعون في هذه العملية أساليب مختلفة يختلف هيكلها وطريقة عملها اختلافاً جوهرياً عن بعضهما البعض.

تكورات جوز الهند

من أجل تجنب استخدام الأخشاب الاستوائية الثمينة وبالتالي غابات الأمطار المطرية ، تم تطوير تقنيات في السنوات الأخيرة لجعل الخشب من مزارع نخيل جوز الهند مناسبة لصناعة الأثاث والأرضيات. خشب جوز الهند ليس لديه حلقات سنوية. يتميز هيكله المرقط الذي اشتقت منه الشركة الهولندية Kokoshout اسم Cocodots. وبما أن الخشب يكون أصعب بكثير في محيط الجذع (الخارجي 5 سم) منه في الداخل ، فهو في المقام الأول هذا الخشب المستخدم في إنتاج المواد. لا ينكمش خشب جوز الهند ويتضخم إلا قليلاً وهو أصعب من البلوط. تتكون مكونات خشب جوز الهند من نواة MDF-1218 ملم ، والتي يتم تطبيق خشب جوز الهند عليها.

المواد المستندة على فونغوس

في حين أن المواد البيئية تركز بالفعل على استخدام الألياف الطبيعية كمواد تعززية ومواد طبيعية في المركبات ، فإن عددًا من الباحثين والمصنعين يعملون الآن على عمليات إنتاج تمكن المواد من النمو العضوي (على سبيل المثال التصميم الإيكولوجي). تدخل الأنواع الفطرية حيز التشغيل هنا ، على سبيل المثال تلك الأنواع القادرة على ربط النفايات العضوية بشكل متين. النفط الخام غير مطلوب. تعتمد عملية التصنيع العضوي على السليلوز الموجود في منتجات النفايات الطبيعية مثل قش الأرز والقمح ، وكذلك على اللجنين كمواد مصفوفة ملزمة. تستخدم عملية جديدة مبادئ النمو ل myzelium من الفطريات على شكل موضوع ، والتي في الطبيعة تستعمر عادة على ركائز صلبة مثل الخشب والتربة والنفايات العضوية ، لإنتاج الرغوة الصلبة بشكل طبيعي. تشكل الفطريات شبكة من الخيوط الصغيرة المجهرية ، والتي تربط المواد العضوية المختلفة.

BIOPLASTICS على أساس حمض البوليكتيك

يعتبر حمض polylactic أو polylactide (PLA) أحد أهم المواد الخام الحيوية في النقاش الحالي حول الاستدامة ، حيث أن خصائصه قابلة للمقارنة مع تلك الخاصة بـ PET. بشكل عام ، لا يمكن استخدام البلاستيك الحيوي مباشرة ، ولكن من خلال الخلط مختلطة مع المجاميع والمواد المضافة لتتناسب مع غرض محدد. على الرغم من أنه تم اكتشاف هذه المادة في وقت مبكر من 1930s ، إلا أنها لم تنتج إلا في الآونة الأخيرة على نطاق واسع ، من خلال NatureWorks.

BLINGCRETE

تستخدم الأسطح العاكسة للرجعية في المقام الأول في المجالات التي تمثل فيها السلامة مشكلة ، وفي الموضة. وتشمل التطبيقات النموذجية بقع عاكسة لراكبي الدراجات وموظفي الأمن. النسيج العاكس الرجعي هو أيضا بشعبية كبيرة في تصميم الأحذية. في الفن ، تم اكتشاف المواد في الآونة الأخيرة فقط. يتم استخدام الخرسانة العاكسة ، التي يتم تطويرها حاليًا تحت اسم BlingCrete ، لاستخدامها في تمييز الحواف والمناطق الخطرة (على سبيل المثال ، الخطوات والمنصات) وتصميم أنظمة توجيه المبنى المتكاملة والعناصر الهيكلية الكبيرة. ونظرا لشعورها الخاص ، يمكن استخدامها أيضًا في أنظمة التوجيه اللمسي للمكفوفين.

المضيء

في عام 2008 ، تم إطلاق مادة مركبة لنقل الخشب فاتح اللون وبهيكل مشابه تحت علامة Luminoso التجارية. يتم وضع الحصائر الألياف الزجاجية بين الألواح الخشبية الرقيقة والترابط باستخدام الغراء PU الباردة. السطح مغلق تمامًا. يمكن أن يؤثر اختيار الخشب والمسافة بين الطبقات وقوة النسيج المضيء على درجة نفاذية الضوء. يجب أن يكون الخشب المستخدم في الألواح ذات الجدران الخلفية والفواصل في المساحات الداخلية وقاعات المعرض التجاري لا تشوبه شائبة على الإطلاق ، حتى لا يعكر صفو الانطباع العام. سيتم نقل الصورة التي توضع خلف اللوحة المركبة إلى الجانب الآخر بمجرد إضاءة الشاشة من الخلف. حتى الأفلام يمكن عرضها على المادة.

يود Freshous أن يشكر الدكتور Sascha Peters لإدخالنا إلى هذه المواد المبتكرة ولإعطائنا نظرة خاطفة خاطفة في كتابه. بالنسبة لأي شخص يرغب في معرفة المزيد حول كيفية إحداث ثورة في التصميم والهندسة المعمارية الجديدة في هذه المواد وغيرها من المواد ، يتوفر كتاب Dr. Peters للشراء هنا. يمكنك أيضًا مواكبة التطورات الجديدة في الابتكار المادي من خلال قراءة مجلة Dr. Peters على الإنترنت.

نود أن نسمع رأيك في هذه المواد المبتكرة ، وإذا صادفت أي أشخاص آخرين تعتقد أنه يجب علينا معرفته. يرجى ترك لنا تعليق أدناه.

مؤلف: Simon Jenkins, البريد الإلكتروني

ترك تعليقك