Архитектура будущего в свете использования новейших материалов

Мы даже не догадываемся, куда может направиться вектор развития архитектуры и градостроения, если сюда придут прочнейшие материалы. И речь не о стали или бетоне. Ученые давно вынашивают планы о сооружениях из… ткани и паутины.

Конечно, это не обычный хлопок или лён, и не совсем обычная паутина. Но общий принцип все же есть. Попробуем разобраться, о каких материалах грезят ученые и архитекторы.

 

Кевлар

Эта ткань, выведенная в научной лаборатории DuPont в 60-х годах прошлого столетия, к настоящему времени уже используется в промышленных областях, в судостроении и, особенно – в сфере военных разработок. Кевлара существует несколько модификаций, например, марка кевлар-29 активно применяется при изготовлении бронежилетов и шлемов, а также военной бронированной техники. В судостроении и авиации используются другие марки. Главная особенность волокна заключается в том, что тросы, веревки и полотно из него получается чрезвычайно легкими и вместе с тем – необыкновенно прочными.

 

Именно поэтому мысль о применении кевлара в архитектуре никогда не оставляла исследователей. Есть еще одна черта этого волокна, которая становится особенно привлекательна при применении во внешнем оформлении сооружения – это высокая сопротивляемость ударам, порезам, разрывам. Кевларовое покрытие активно применяется в тентах и внешних тканевых покрытиях гибких конструкций.

Считается, что впервые кевларовая ткань (армидная) была использована в архитектуре французом Роже Тайибером при возведении Кинг Финал Арена в Монреале. Этот стадион, – крупнейший в Канаде, – должен был стабильно функционировать при любой погоде, и специалистам пришлось изобрести покрытие, которое могло бы натягиваться в случае непогоды и складываться, если в нем не было необходимости. Поскольку общая площадь тента составляла примерно 1800 квадратных метров, никакое волокно кроме кевлара не справилось бы с возложенной на него задачей. Легкость, в 5 раз меньше любого другого материала и поддерживающие тросы, прочные и легкие, стали условиями, при которых этот проект смог осуществиться.

 

 

Тем не менее работа с армидной тканью в строительстве еще не нашла широкого применения, далеко не все опыты оказались положительными. В настоящее время этой проблемой занимается американский архитектор Питер Теста, создающий модели небоскребов на основе композитных материалов, где несущие конструкции будут прочными, но легкими. Принцип прочности будет заложен не только в строительных элементах, но и в спиралевидной структуре каркаса.

 

Нанотрубки

Углеродные нанотрубки, выведенные в химических лабораториях конца ХХ века, открыли удивительные возможности для человечества в самых разных отраслях. Цифровые технологии, электроника, медицина, военная и космическая промышленность, строительство – далеко не полный перечень сфер, где нанотрубки уже начали активно применять. Дело в том, что эти искусственно выведенные структуры цилиндрической формы обладают рядом уникальных параметров, среди которых беспрецедентная прочность и упругость. Имея толщину всего в 1 атом, квадратный метр нановолокна способен выдержать вес до 5 килограмм. Именно поэтому сейчас активно рассматривается возможность их использования в архитектуре и строительстве вообще.

 

Углеродные структуры способны повысить прочность уже известных строительных материалов. Так, их добавляют в бетон, цемент, в кирпич, достигая высоких показателей: полученные образцы показывают значительное увеличение сопротивляемости к трещинам и сколкам, механическим повреждениям. Кроме того, такие материалы оказываются ценными утеплителями, что особенно актуально в холодных регионах.

 

 

Нити, волокна, веревки и тросы на основе этого материала уже нашли свое применение, единственной проблемой остается создание протяженной нанотрубки для реализации находок на практике. Еще одна сторона открытия, над которой работают ученые – это уменьшение токсичных свойств вещества, довольно опасных для организма.

 

Протеиновый карбонат кальция

Карбонат кальция – давно известный химический элемент, которым никого не удивишь. Он активно используется в пищевой, химической, бумажной отрасли, является популярной добавкой и даже основой для строительных смесей (шпатлевки, герметика). С ним работают гончары, стеклодувы, изготовители керамических изделий и плиток. В общем, это популярный и давно известный материал. Что нового нашли в нем учёные?

Не совсем верно утверждать, что инновации открылись на основе привычного карбоната кальция. Просто, давно известный в ювелирном деле и в кулинарии моллюск Абалон (Abalone), обитающий в тихоокеанских прибрежных водах, открылся ученым с новой стороны. Если раньше их привлекал перламутр, жемчужины и вкуснейшая мускульная ножка, то теперь пристальный взгляд исследователей устремился на непривлекательную с виду раковину.

 

Оказалось, что атомы кальция, углерода и кислорода в них буквально погружены в протеиновую субстанцию. Тестирование показало, что раковины Абалон, чрезвычайно выносливые при сильных нагрузках, а внешне – хрупкие, обладают поразительной стойкостью. Природа выдала человечеству очередную подсказку. Теперь, чтобы строить стеклянные дворцы, достаточно использовать модифицированное стекло на основе карбоната кальция с протеином. Поскольку оно будет выдерживать сильные нагрузки, рассматривается возможность сооружать из него подводные смотровые площадки, а в дальнейшем – станции и лаборатории.

 

Паутина

В чем-то комиксы оказались правы: паутина, которую активно выбрасывает из своих конечностей Spider-Man, прочнее стали, но при этом гибка и эластична. Как и в предыдущем случае, природа предлагает человеку идеи, на основе которых появляются очередные открытия.

Человечество давно знает свойства паутины и также давно пытается использовать их. Так, уже в Древнем Китае, паучья нить ценилась выше, чем нить шелкопряда, и плелась тончайшая и прочнейшая одежда из паутины. Правда, выходило это дорого и очень трудоемко. А скольких пауков приходилось «доить»!

 

Потом и Европа старалась не отставать. В наше время появилось самое известное полотно из паучьей нити – гобелен желто-золотого оттенка, выставленный в экспозиции Американского музея естествознания. Но чтобы оно появилось на свет, пришлось обработать более миллиона мадагаскарских пауков – существ довольно крупных и опасных. Зато эти пауки плетут непревзойденные по прочности ловчие сети. Открытие мадагаскарского паука случилось недавно – только в начале XXI века, – их паутина шокировала мировое сообщество и заставила разыграться воображение учёных.

Теперь они пытаются искусственно воссоздать аналог паутины, выращивая микроорганизмы, способные просто так вырабатывать субстанцию на подобие паучьего шёлка. Если все пойдет по плану, скоро нас ждут новые оригинальные решения в мире высоких технологий.

 

FollowFb.Ins.
...

This is a unique website which will require a more modern browser to work!

Please upgrade today!