10 Futuristische Bouwtechnologieën

{h1}

Transparant aluminium en zelfherstellend beton zijn slechts twee van de 10 futuristische constructietechnologieën op onze lijst. Lees meer op WordsSideKick.com.

In het begin was er modder. De vroegste menselijke woningen waren gebouwd van niets meer dan modderpipstenen die in de zon waren gebakken. De oude Romeinen waren de eersten die experimenteerden met beton, kalk en vulkanisch gesteente vermengden om majestueuze bouwwerken te bouwen zoals het Pantheon in Rome, nog steeds de grootste onversterkte betonnen koepel ter wereld [bron: Pruitt].

In de loop van de eeuwen hebben ingenieurs en architecten steeds nieuwe manieren bedacht om langere, sterkere en mooiere creaties te bouwen met behulp van materialen die het spel veranderen, zoals stalen liggers, aardbevingsbestendige funderingen en glazen vliesgevels.

Maar wat heeft de toekomst voor bouwtechnologie in petto? Zal er een dag komen waarop luidruchtige bouwploegen worden vervangen door zwermen autonome nanobots? Krijgen de scheuren in een betonnen fundering op een dag op wonderbaarlijke wijze zichzelf, of worden benzinestations vervangen door elektrische auto's die op zelfladende wegen rijden?

Blijf lezen voor onze volledige lijst van 10 van de meest opwindende bouwinnovaties van de nabije toekomst. Sommige zijn zelfs vandaag in gebruik.

10. Zelfherstellend beton

10 Futuristische bouwtechnologieën: zijn

Als beton voor wegen zichzelf zou kunnen genezen, zouden steden veel geld kunnen besparen. Justin Sullivan / Getty Images

Beton is het meest gebruikte bouwmateriaal ter wereld [bron: Crow]. In feite is het de op één na meest geconsumeerde stof op aarde, na water [bron: Rubenstein]. Denk aan alle betonnen huizen, kantoorgebouwen, kerken en bruggen die elk jaar worden gebouwd. Beton is goedkoop en breed aanpasbaar, maar het is ook gevoelig voor kraken en bederf onder stress zoals extreme hitte en kou.

In het verleden was de enige manier om gescheurd beton te repareren het om te patchen, te verstevigen of neer te halen en helemaal opnieuw te beginnen. Maar nu niet meer. In 2010 creëerde een afgestudeerde student en professor in de chemische technologie aan de universiteit van Rhode Island een nieuw type 'slim' beton dat zijn eigen scheuren geneest. De betonmix is ​​ingebed met kleine capsules natriumsilicaat. Wanneer zich een barst vormt, barsten de capsules en wordt een gelachtig helende middel afgegeven dat hard wordt om de holte te vullen [bron: URI].

Dit is niet de enige methode van zelfherstellend beton. Andere onderzoekers hebben bacteriën of ingebedde glazen capillairen of polymere microcapsules gebruikt om vergelijkbare resultaten te bereiken. De onderzoekers van Rhode Island zijn echter van mening dat hun methode de meest kosteneffectieve methode is.

Het verlengen van de levensduur van beton kan enorme milieuwinst opleveren. Wereldwijd is de productie van beton momenteel goed voor 5 procent van de wereldwijde CO2-uitstoot [bron: Rubenstein]. Slim beton zou onze gebouwen niet alleen veiliger maken, maar ook teruggrijpen op broeikasgassen.

9. Koolstofnanobuizen

10 Futuristische bouwtechnologieën: bron

Koolstofnanobuizen hebben de hoogste sterkte / gewichtsverhouding van elk materiaal op aarde en kunnen een miljoen keer langer worden uitgerekt dan hun dikte. © Digital Art / Corbis

Een nanometer is één miljardste van een meter. Dat is onmogelijk klein. Een enkel vel papier is 100.000 nanometer. Je vingernagel groeit elke seconde ongeveer 1 nanometer. Zelfs een deel van je DNA is 2,5 nanometer breed [bron: NANO.gov]. Het construeren van materialen op de "nano" schaal lijkt onmogelijk, maar met behulp van geavanceerde technieken zoals elektronenstraal lithografie, hebben wetenschappers en ingenieurs met succes buizen van koolstof gemaakt met wanden die slechts 1 nanometer dik zijn.

Wanneer een groter deeltje wordt verdeeld in steeds kleinere delen, neemt het aandeel van het oppervlak tot de massa toe. Deze koolstofnanobuizen hebben de hoogste sterkte-gewichtsverhouding van elk materiaal op aarde en kunnen een miljoen keer langer worden uitgerekt dan hun dikte [bron: NBS]. Koolstofnanobuisjes zijn zo licht en sterk dat ze kunnen worden ingebed in andere bouwmaterialen zoals metalen, beton, hout en glas om dichtheid en treksterkte toe te voegen. Technici experimenteren zelfs met sensoren op nanoschaal die de spanningen in bouwmaterialen kunnen controleren en potentiële breuken of scheuren kunnen identificeren voordat ze zich voordoen [bron: NanoandMe.org].

8. Transparant aluminium

10 Futuristische bouwtechnologieën: futuristische

Transparant aluminium zou kunnen worden gebruikt voor het construeren van torenhoge wolkenkrabbers met glazen wanden die minder inwendige steun nodig hadden. claser / E + / Getty Images

Decennia lang hebben chemische ingenieurs gedroomd van een materiaal dat de sterkte en duurzaamheid van metaal combineert met de kristalheldere zuiverheid van glas. Een dergelijk "helder metaal" zou kunnen worden gebruikt voor het construeren van torenhoge wolkenkrabbers met glazen wanden die minder interne ondersteuning behoeven. Veilige militaire gebouwen zouden dunne transparante metalen ramen kunnen plaatsen die ongevoelig zijn voor het geschut van het hoogste kaliber. En denk aan het monsterlijke aquarium dat je zou kunnen bouwen met dit spul!

In de jaren 80 begonnen wetenschappers te experimenteren met een nieuw type keramiek gemaakt van een poederachtige mix van aluminium, zuurstof en stikstof. Een keramiek is een hard, meestal kristallijn materiaal dat wordt gemaakt door een proces van verwarmen en koelen. In dit geval wordt het aluminiumpoeder onder immense druk geplaatst, gedurende dagen op 2.000 graden C (3.632 graden F) verwarmd en uiteindelijk gepolijst om een ​​perfect helder, glasachtig materiaal met de sterkte van aluminium [bron: Ragan] te produceren.

Bekend als transparant aluminium, of ALON, het ruimtetijdperkmateriaal wordt al door het leger gebruikt voor het maken van gepantserde ruiten en optische lenzen.

7. Permeabele beton

10 Futuristische bouwtechnologieën: bron

Het grotere aggregaat en gebrek aan zand in doorlatend asfalt (hier weergegeven) creëert met elkaar verbonden lege ruimten, waardoor water door het oppervlak kan stromen in plaats van eraf, wat regenwaterafvoer vermindert. BanksPhotos / E + / Getty Images

Tijdens een hevige storm stromen regenwa- terstroken neer op wegen, trottoirs en parkeerterreinen, die opper- vlakteafval en vervuilende stoffen opzuigen en mogelijk giftige chemicaliën zoals benzine rechtstreeks in riolen en beekjes spoelen. Het U.S. Environmental Protection Agency (EPA) identificeert regenwaterafvoer in verharde stedelijke gebieden als een belangrijke bron van watervervuiling.

De natuur heeft zijn eigen manier om gifstoffen uit het regenwater te filteren. De bodem is een prachtig filter voor metalen en andere anorganische materialen. Omdat regenwater door grondniveaus stroomt, absorberen micro-organismen en plantenwortels overtollige chemicaliën [bron: ESA]. Dit wetende hebben ingenieurs een nieuw type permeabel beton gecreëerd dat regenwater door de stoep heen laat gaan en de natuur zijn werk laat doen.

Doorlatend of doorlatend beton wordt gemaakt met grotere korrels steen en zand, waardoor er tussen 15 en 35 procent van de open ruimte in de stoep overblijft [bron: EPA]. Platen van permeabel beton worden bovenop grind of een ander poreus basismateriaal gelegd dat regenwater laat bezinken op het bodemsubstraat eronder. Doorlaatbaar beton is een uitstekende vervanger voor asfalt op parkeerterreinen. Niet alleen vermindert het de afvloeiing aanzienlijk, maar ook de lichtere kleur van beton reflecteert zonlicht en blijft in de zomer koeler.

6. Aerogel-isolatie

10 Futuristische bouwtechnologieën: voor

Een koolstofspons gemaakt van aerogel rust op deze kersenbloesem. Hoewel het lichter is dan helium, kan het olie 250-900 keer zijn eigen massa opnemen. © Imaginechina / Corbis

Als Michelangelo's beroemde marmeren standbeeld van David was gemaakt van aerogel, zou het slechts 4 kilo wegen (2 kilogram)! Aerogel is een van de minst dichte stoffen op aarde, een schuimachtig vast materiaal dat zijn vorm behoudt, ondanks dat het bijna net zo licht is als lucht. Sommige typen hebben dichtheden die slechts drie keer zwaarder zijn dan lucht, maar meestal zijn aerogels 15 keer zwaarder dan lucht [bron: Aerogel.org].

Je zou gel kunnen beschouwen als een natte substantie, zoals haargel. Maar aerogel wordt gemaakt door de vloeistof uit een gel te verwijderen. Het enige dat overblijft is de silicastructuur - die 90 tot 99 procent lucht is. Aerogel is bijna gewichtloos, maar kan worden gecentrifugeerd tot dunne vellen aerogel. In bouwprojecten vertoont aerogel-materiaal "superisolerende" eigenschappen. Zijn poreuze structuur maakt het moeilijk om warmte door te laten. In tests had aerogelstof twee tot vier keer de isolerende kracht van traditionele glasvezel- of schuimisolatie [bron: LaMonica]. Zodra de prijs naar beneden komt, kan deze op grote schaal worden gebruikt in de bouw.

5. Temperatuur-reactieve tegels

10 Futuristische bouwtechnologieën: futuristische

Deze tafel verandert van kleur wanneer er iets warms op rust, dankzij een op temperatuur reagerend oppervlak. Moving Colour Studios

Als je in 1991 leefde en bovengronds woonde, is de kans groot dat je een Hypercolor T-shirt bezat. Door een wetenschappelijk wonder - een wonder genaamd thermochrome kleurstof - de mensen bij Hypercolor hebben T-shirts gemaakt die van kleur veranderden met je lichaamstemperatuur. De commercials maakten het er super cool en sexy uitzien; je vriendin kan haar warme handen op je borst leggen en een gloeiend teken achterlaten. Maar in werkelijkheid zijn de heetste delen van je lichaam meestal je oksels. Gloeiende oksels = niet super sexy.

Tegenwoordig produceert een bedrijf genaamd Moving Color decoratieve glazen tegels bedekt met thermochrome verf die "in leven" zijn met veranderende oppervlaktetemperaturen. Bij kamertemperatuur zijn de tegels glanzend zwart, maar als je de tegels aanraakt - of ze raakt met direct licht of warm water - transformeren de kleuren zoals het noorderlicht in iriserende blues, roze en groen. De coolste applicatie moet de kleurverschuivende douche zijn. Het goede nieuws voor Moving Colour is dat huizen geen oksels hebben.

4. Robotzwermbouw

10 Futuristische bouwtechnologieën: kunnen

Kirstin Petersen, een academische fellow in kunstmatige intelligentie aan de universiteit van Harvard, toont robots geïnspireerd door termieten op de bijeenkomst van de American Association for the Advancement of Science in Chicago in 2014. KERRY SHERIDAN / AFP / Getty Images

Een van de meest ingenieuze bouwers van de natuur is het eenvoudige termiet. Met een brein ter grootte van een zandkorrel werkt het samen met honderdduizenden terpaten om kolossale en complexe slikconstructies te bouwen. Termieten trokken de aandacht van de robotica-onderzoekers van Harvard omdat de insecten geen orders van een centrale termietenarchitect aannemen. Elke termiet werkt alleen volgens genetisch geprogrammeerde gedragsregels. Samen, als een zwerm van gelijkgestemde individuen, creëren ze monumentale werken van modder.

Geïnspireerd door termieten, hebben onderzoekers van de zelforganiserende systeemonderzoeksgroep van Harvard kleine bouwrobotica gebouwd die is geprogrammeerd om samen te werken als een zwerm. De vierwielige robots kunnen bakstenen muren bouwen door elke steen op te tillen, de muur op te klimmen en de steen op een open plek te leggen. Ze hebben sensoren om de aanwezigheid van andere robots te detecteren en regels om uit elkaar te geraken. Net als termieten, bestuurt niemand ze, maar ze zijn geprogrammeerd om gezamenlijk een specifiek ontwerp te bouwen.

Stel je de toepassingen voor: zwermrobots die dijkmuren bouwen langs een gevaarlijk overstroomde kustlijn; duizenden kleine robots bouwen een ruimtestation op Mars; of diepe onderwatergaspijpleidingen die worden geassembleerd door zwermen bots te zwemmen. Een soortgelijk experiment gebruikte een zwerm van autonome vliegende robots om een ​​kunstig golvende bakstenen toren te bouwen [bron: Liggett].

3. 3D-gedrukte huizen

10 Futuristische bouwtechnologieën: zijn

Ma Yihe (links) toont de 3D-geprinte muren voor huizen die zijn bedrijf bouwt in Shanghai, China. Zijn bedrijf is van plan er 10 op een dag te bouwen. © Pei Xin / Xinhua Press / Corbis

3D-printen is eindelijk mainstream geworden. Makerbot verkoopt handige (en zo goed als betaalbare) desktopcomputers die volledig gerenderde 3D plastic speelgoed, sieraden, machineonderdelen en kunstledematten kunnen afdrukken.Maar wat als u iets groter dan een schoenendoos wilt afdrukken? Zou je eigenlijk een 3D-printer kunnen bouwen die groot genoeg is om een ​​plastic huis uit te printen?

Het antwoord is ja." Een Nederlands architectenbureau heeft een ambitieus publiek kunstproject gelanceerd om een ​​3-D gedrukt huis te bouwen. Maar eerst moesten ze een van 's werelds grootste 3D-printers bouwen, de Kamermaker of' roommaker '. Met hetzelfde kunststof bronmateriaal als kleinschalige 3-D-printers, kan de Kamermaker grote LEGO-achtige plastic onderdelen printen die in individuele kamers van het huis worden gemonteerd. De kamers zullen dan samen vergrendelen - denk opnieuw aan LEGO - met de bedrukte buitenkant van het huis, ontworpen om eruit te zien als een traditioneel Nederlands grachtenpand.

Ondertussen bouwt een Chinees bouwbedrijf huizen met behulp van een gigantische 3D-printer die lagen cement en bouwafval spuit om de huizen te monteren. Het bedrijf zegt dat de huizen minder dan $ 5000 per stuk zullen kosten en dat het in één dag maximaal tien daarvan kan produceren [bron: Guardian].

2. Slimme wegen

10 Futuristische bouwtechnologieën: zijn

Geen behoefte aan een auto met zonnepanelen als we wegen bedenken die draadloos elektriciteit kunnen leveren aan een elektrische auto. © Chris Rogers / Corbis

Google steekt alle schijnwerpers op met zijn zelfrijdende auto, maar wat hebben slimme auto's als ze nog steeds op 'stomme' wegen moeten rijden?

Een van de meest opwindende nieuwe ideeën is een rijbaan die fungeert als oplader voor elektrische voertuigen. Een bedrijf in Nieuw-Zeeland heeft al een groot "powerpad" gebouwd waarmee een geparkeerde elektrische auto draadloos kan worden geladen [bron: Barry]. De volgende stap is om de technologie voor draadloos opladen in de werkelijke weg te integreren, zodat elektrische voertuigen onderweg kunnen worden opgeladen. Geen tankstations meer!

Andere intrigerende ideeën die op een dag kunnen uitkomen, zijn onder meer wegen die zonlicht absorberen om elektriciteit op te wekken, of - nog koeler - de weg insluiten met piezo-elektrische kristallen die de trillingen van passerende auto's opvangen en omzetten in bruikbare energie [bron: Nul tot 60 keer ].

1. Bouwen met CO2

10 Futuristische bouwtechnologieën: kunnen

De harde schaal van de abalone inspireerde MIT-onderzoekers om het abalone enzym te isoleren om C02 te mineraliseren om hun schillen te bouwen. Op een dag kunnen we koolstofstenen van C02 maken. Bill Brennan / Perspectives / Getty Images

Kooldioxide (CO2) uitgestoten door elektriciteitscentrales en auto's is de grootste bron van door de mens gemaakt broeikasgas. Elk jaar pompen we meer dan 30 miljard ton (33 miljard ton) CO2 de atmosfeer in waar het de schadelijke effecten van het broeikaseffect versnelt [bron: Trafton]. Terwijl de energiesector experimenteert met het vangen of 'sequestreren' van CO2-emissies onder de grond, heeft een team van onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) met succes genetisch gemodificeerde gist gebruikt om CO2-gas om te zetten in vaste, koolstofgebaseerde bouwmaterialen.

Net als het termietteam van Harvard, waren de MIT-onderzoekers ook geïnspireerd door de natuur, deze keer de abalone. Net als andere kreeftachtigen, kan zeeoor zee-gedragen CO2 en mineralen omzetten in calciumcarbonaat om hun keiharde schelpen te bouwen. De onderzoekers isoleerden het enzym dat abalone gebruikt om de CO2 te mineraliseren en ontwikkelden een partij gist om het te produceren. Een bekerglas vol genetisch gemodificeerde gist kan 2 kilo (1 kilogram) vast carbonaat produceren uit slechts 1 pond (0,5 kilogram) C02 [bron: Trafton]. Stel je voor hoeveel koolstofstenen ze zouden kunnen maken met 30 miljard metrische ton CO2.

Kijk voor meer informatie over uitvindingen en futuristische voorspellingen voor de toekomst op de bijbehorende WordsSideKick.com-links op de volgende pagina.

Maak kennis met 's werelds langste brug over zeeovergang

Maak kennis met 's werelds langste brug over zeeovergang

De brug Hong Kong-Zhuhai-Macao is een technisch wonder. WordsSideKick.com kijkt naar deze verbazingwekkende structuur.


Notitie van de auteur: 10 futuristische constructiematerialen

Er is iets opwindends en angstaanjagends aan het kijken naar een zwerm van autonome vliegende robots die iets moois bouwen, of een zelfrijdende robotwagen die naadloos naar de Taco Bell drive-thru trekt. We maken machines waarvan de kunstmatige intelligentie binnenkort onze eigen 'organische' intelligentie zal evenaren. In 99 procent van de gevallen zal dit altijd een goede zaak zijn, wegen veiliger maken - de Google-auto's moeten nog een ongeluk hebben of een kaartje krijgen - en taken automatiseren die vroeger honderden uren aan gevaarlijke menselijke arbeid vereisten. Maar als Hollywood ons iets heeft geleerd, zullen intelligente machines uiteindelijk tegen ons rebelleren en onze organen oogsten voor batterijvermogen. Ik hoop alleen dat onze race voor wetenschappelijke vooruitgang in toom gehouden wordt door een sterke ethische "uit" -knop. Voor de zekerheid trek ik 's nachts al mijn' slimme 'apparaten los. Ik hou van mijn milt precies waar het is, dank je.


Video Supplement: .




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com