Строительные материалы будущего

Бактериальные кирпичи, нанокристаллы, самовосстанавливающийся бетон, аэрогель и Нобелевский призёр – графен. Это лишь часть инноваций для будущих строительных материалов, в дополнение к имеющимся обычному кирпичу, профнастилу и металлочерепице.

Американские учёные разработали процесс создания кирпича не требующий обжига, который напоминает «выращивание», и содержит экологически безопасные природные материалы. Для создания такого кирпича используют обычный песок, который засыпают в форму и заливают цементирующим раствором, который содержит специальные бактерии. Питательные вещества, содержащиеся в растворе, как бы кристаллизуют вещество и через 4 -5 дней получается готовый кирпич. Такой кирпич является безопасным для строительства зданий, а по прочности не уступает обычному кирпичу.

В строительную отрасль постепенно внедряются новые технологии и материалы. Ведутся исследования в области наноструктурной модификации как уже известных, например: стали, полимеров, цементов, бетонов, профнастилов, так и новых строительных материалов. Производится модификация материалов через управление процессом изготовления или используют различные наночастицы, углеродные нанотрубки и другие нанодобавки.

Большого прогресса достигли разработчики строительных материалов, содержащих добавки TiO2 -наночастицы, таких как самоочищающиеся керамические плитки, строительные растворы, краски, антибактериальные конструкции и материалы. Ведутся исследования над функционально тонкой плёнкой и нанопокрытием, которые во много раз повысят качество материала – долговечность, сопротивляемость воздействиям, оптические и тепловые свойства.материал будущего

Самовосстанавливающийся бетон является строительным материалом будущего. Он был изобретён в 2012 году. Бактерии для такого бетона выращивали в специальной смеси, которая состояла из минералов, мочевины и дрожжей. А потом эти бактерии добавляли в бетон и они им питались, образовывая споры. Когда в бетоне появлялись трещины, вода попадала в гранулы, бактерии разрывались и силикат натрия попадая в трещину вступал в реакцию с гидроокисью кальция. Так получили  гель, который обладает способностью устранять трещины.

Самовосстанавливающийся  бетон практичный материал, устойчив к воздействию окружающей среды. Этот материал в будущем может стать доступным как для индивидуального строительства, так и для большого количества строительных сфер.

Аэрогель — нанопористый материал на основе аморфного диоксида кремния, обладает низкой плотностью и высокой прозрачностью.

Аэрогель в строительстве применяется в качестве теплоудерживающих и теплоизолирующих материалов для теплоизоляции стальных трубопроводов. Аэрогель называют структурным дымом, он на 99,8% состоит из воздуха и  похож на пенопласт, производят его в виде блоков и сферических гранул.

Но мы задаёмся вопросом: что реально, а что фантазия? «Аэрогель, графен, нанокристаллы, это реальные вещи », — говорит д-р Кристофер Спадаччини, директор Центра инженерных материалов, производства и оптимизации в Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора. Однако эти материалы находятся на очень ранней стадии исследования. Например, графен представляет собой  одиночный слой атомов углерода, которые соединены между собой структурой химических связей. Графен является проводником электрического тока, что позволяет использовать его в качестве прозрачных электродов сенсорных дисплеев и солнечных батарей. Медные провода в космической и авиационной индустрии может заменить графен. Графен считается новым материалом, который будет применяться в наноэлектронике.
Графен имеет высокую площадь поверхности и обладает очень интересными механическими и электрическими свойствами, поэтому его можно использовать в суперконденсаторе или батарее. При работе на молекулярном уровне должны создаваться новые термины для того, что по существу является новым языком материалов.  Те элементы, которые когда-то были расширены до приемлемого уровня, могут быть доступны и для повседневного использования. Например, любой материал с размерами 1000 миллимикронов, должен называться наночастицей, а не нанокристаллом. Любая часть, которая показывает области кристалличности, называется наночастицей или наногруппой, это зависит от количества измерений в пространстве. Нанокристаллы – это трёхмерное расположение атомов в пространстве элемента твёрдого вещества. Нанокристаллы намного меньше, чем крупные кристаллы, так как их можно использовать здесь и сейчас? Одним из примеров являются смарт-окна. Американские учёные разработали новый материал, который представляет собой тонкий слой нанокристаллов, встроенный в стекло, может изменять количество света при прохождении через стекло.

Основная технология смарт-окна основана на электрохромном эффекте металлов, когда небольшой разряд электричества переключает материалы между блокировкой и передачей инфракрасных солнечных лучей.

Смарт-окно, изготовленное из нанокристаллов оксида индия и олова, встроенного в стеклянную матрицу оксида ниобия, представляет собой «конструктор» из электрохромного материала.   Новая технология позволяет контролировать тепловую инфракрасную передачу независимо от видимого света. Увлекательная возможность — иметь окно, с которым вы можете позволить столько света, сколько хотите. В прохладном режиме (слева) окна позволяют естественному свету поступать, но блокируют тепло. В темном режиме (справа) окна ограничивают количество тепла и естественного света, которые входят в комнату. Нижняя средняя коробка показывает текущий ток; электроны и ионы текут к матрице в рабочем электроде.
Прикладывая напряжение к нанокристаллической пленке, можно настроить ее свойства так, чтобы зимой часть тепла проходила в пассивном солнечном нагреве, но можно заблокировать летом, когда оно не нужно. По существу, вы заряжаете свои устройства, подобно зарядке литиево-ионной батареи, чтобы контролировать состояние над видимым светом и над инфракрасной передачей через окно. Учёные объясняют невероятно малый масштаб нанокристаллов и их уникальные свойства. Изучая многие материалы, учёные называют их  «архитектурными или разработанными микроструктурами», и считают «ячейкой одного элемента», а затем повторяют эту ячейку в пространстве, чтобы сделать материал. Таким образом, получается «решетка единичных ячеек». Некоторые из этих материалов имеют особые механические свойства, такие как очень высокая жесткость и прочность, но очень низкий вес или другие уникальные свойства, такие как отрицательное тепловое расширение.

Эти вещи настолько узкоспециализированы, что трудно предсказать, сколько это будет стоить в больших объёмах. В настоящее время они чрезвычайно дороги, потому что группы кандидатов наук, разрабатывают их в небольших количествах.

Купить же современный и недорогой строительный материал, такой как профнастил и металлочерепицу в Харькове вы можете в компании Энергобуд.