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    混凝土將被替代！用“骨頭”建造的摩天大樓你

        
    
        
    
        
    發(fā)布時(shí)間：

        
    
        2021-09-15
        

        
    
        
    具有自我修復(fù)功能的人造骨材料和天然木材，很有可能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼筋和混凝土，成為未來的建筑結(jié)構(gòu)材料。目前，劍橋大學(xué)的科研人員正致力于天然材料在建筑中的開發(fā)和利用，綠色環(huán)保的骨制和木制的摩天大樓離我們不遠(yuǎn)了!

        

        
    
        　　具有自我修復(fù)功能的人造骨材料和天然木材，很有可能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼筋和混凝土，成為未來的建筑結(jié)構(gòu)材料。目前，劍橋大學(xué)的科研人員正致力于天然材料在建筑中的開發(fā)和利用，綠色環(huán)保的骨制和木制的摩天大樓離我們不遠(yuǎn)了!
        


        　　目前，城市中大部分建筑物都以鋼筋和混凝土為基礎(chǔ)，但專家表示，未來建筑可能會(huì)依賴人造骨材料。隨著越來越多的人涌進(jìn)城市，開發(fā)商們不得不考慮采用更加環(huán)保的方式擴(kuò)建城區(qū)。
        


        　　本月初，英國國家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)顯示，未來25年內(nèi)英國人口將增加970萬，這意味著英國需要在2039年以前建造容量比現(xiàn)在的倫敦還要大的城區(qū)，以容納新增人口。
        


        　　科學(xué)家指出，像倫敦這樣的大城市迫切需要找尋其他方式解決人口不斷膨脹的問題，同時(shí)還要合理控制碳排放。中心城區(qū)寸土如金，所以需要在有限的空間，利用可持續(xù)材料建造更高的大樓供人們居住。鋼筋和混凝土顯然難以勝任，但是可自我修復(fù)的人造骨材料卻有可能做到這一點(diǎn)。
        


        　　生產(chǎn)鋼筋和混凝土帶來的碳排放占全球總量的十分之一，大大加劇了溫室效應(yīng)。材料必須在極高的溫度下進(jìn)行處理，消耗大量能源，才能成為合適的建筑材料。
        


        　　劍橋大學(xué)工學(xué)院的Michelle Oyen博士指出：“我們能用鋼筋和混凝土建造各種樓房，這也并不代表非用鋼筋和混凝土不可。工程師喜歡從能源角度解決問題，而大自然則喜歡利用信息解決問題，這是兩種完全不同的方式。所有現(xiàn)存的建筑標(biāo)準(zhǔn)都是以鋼筋和混凝土為建筑材料而制定的，那么采用全新的建筑材料必須對(duì)整個(gè)行業(yè)重新思考。要想真正做出改變，重要的是考慮行業(yè)的發(fā)展。”
        


        　　雖然一些科學(xué)家試圖尋找更加節(jié)能環(huán)保的方式生產(chǎn)鋼筋和混凝土，但是Oyen還是希望采用更加天然的材料。她已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中成功研制出小型的人造骨和蛋殼樣品，將有可能用于建筑材料中。這些材料的制造過程在室溫下就可以進(jìn)行，消耗能源極少。
        


        　　然而，探索的道路還很漫長(zhǎng)，我們可能要等很久才能住進(jìn)用人造骨和蛋殼建造的房子里。這些骨頭中，蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)元素含量的比例大致相當(dāng)，其中礦物質(zhì)提供足夠的硬度，而蛋白質(zhì)防止其斷裂。
        


        　　雖然骨制材料會(huì)發(fā)生斷裂，但這并不常見，而且它有一個(gè)無數(shù)工程師都希望人造材料擁有的特殊技能——自我修復(fù)?？茖W(xué)家相信，將兩種材料結(jié)合在一起將會(huì)是一個(gè)有效的方案。在研制人造骨頭和蛋殼材料時(shí)，將礦物質(zhì)成分直接添加到膠原蛋白中，后者是動(dòng)物中含量最豐富的蛋白質(zhì)。
        


        　　Oyen博士說：“非常有趣的一點(diǎn)是，構(gòu)成骨頭的礦物質(zhì)可以在膠原蛋白上沉積，蛋殼可以在膠原蛋白的基礎(chǔ)上往外縱向擴(kuò)展。這兩種復(fù)合材料很有可能結(jié)合在一起形成一種超強(qiáng)的晶格型結(jié)構(gòu)，這正是我們想要研究的、科學(xué)有趣的地方。”
        


        　　來自劍橋大學(xué)建筑學(xué)院的Michael Ramage博士也相信天然的材料能夠更廣泛地用于建筑領(lǐng)域。他有幾項(xiàng)正在進(jìn)行的課題，研究木材在大型建筑中的用途，而木材正是最為古老的建筑材料之一。
        


        　　博士最近與PLP建筑設(shè)計(jì)事務(wù)所以及工程師Smith和Wallwork合作，向倫敦市長(zhǎng)提交了一份80層300米高的木制摩天大樓的建造計(jì)劃。這項(xiàng)計(jì)劃一旦審核通過并加以實(shí)施，不僅可以在一百萬平方英尺的土地上為超過1000人提供居住場(chǎng)所，還具有多功能的塔臺(tái)和中層平臺(tái)，這將成為倫敦市中心巴比肯藝術(shù)的一部分。
        


        　　與其他天然材料一樣，采用木材作為建筑用材的最大好處是可再生，不像鋼筋和混凝土。Ramage博士也在研究木材的其他優(yōu)勢(shì)，比如成本低，改善施工周期等。他說：“如果倫敦想要容納日益增長(zhǎng)的人口，必須要增加人口密度。一種方法是建造更高的樓，我們覺得人們會(huì)更喜歡用天然材料建造的高樓，而不是鋼筋和混凝土。但基本前提是，木材以及其他天然材料沒有被過分開采，因?yàn)槲覀儾荒芡钢?。幾乎每一座歷史建筑，從國王學(xué)院教堂到英國議會(huì)大樓，都使用了大量的木材。”
        


        　　目前，世界上最高的木制建筑是在挪威卑爾根的一座14層公寓，但是Ramage博士預(yù)測(cè)，未來的城市將會(huì)是木制摩天大樓與鋼筋混凝土大樓并存的局面。
        


        　　博士說:“采用木材作為建筑材料對(duì)環(huán)境非常有好處，而且城市可能會(huì)安靜許多，因?yàn)楹芏嗄静慕ㄖ紩?huì)提前造好，送到施工現(xiàn)場(chǎng)后只需要組裝，這樣所需的貨車數(shù)量大約只有混凝土建筑的五分之一。也就是說，以前建造一座混凝土高樓需要五輛貨車，現(xiàn)在建造一座木制高樓只需要一輛就夠了。無論是在成本，環(huán)境，還是交通方面，木制建筑都展現(xiàn)出非常大的優(yōu)勢(shì)。”
        

        

        

        
    

        
 
        


            

        

        


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