建筑只是為人們遮風(fēng)避雨的庇護(hù)所嗎？對(duì)于未來建筑而言，這只是最基本的功能。隨著納米技術(shù)、生物技術(shù)、機(jī)器人、3D打印等新科技融入建筑中，未來的房屋將會(huì)讓人們大吃一驚。
隨著納米技術(shù)、生物技術(shù)、機(jī)器人、3D打印等新科技融入建筑中，未來建筑變得或可自我愈合、或能“呼吸”并產(chǎn)生能源、或能被快速打印出來、或耐得住強(qiáng)烈地震……可以說，隨著科技的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代人對(duì)居住環(huán)境的所有要求，都將在未來建筑中得以實(shí)現(xiàn)。
1、會(huì)“自我修復(fù)”的房子
英國(guó)倫敦大學(xué)材料學(xué)教授馬克·米奧多尼克預(yù)言，隨著納米技術(shù)的發(fā)展，能夠自我修復(fù)“缺陷”損傷的建筑材料將在不久后問世。未來的建筑不但可以吸收太陽(yáng)能發(fā)電，并且還能自我修復(fù)身上的“損傷”，這些智能建筑還可以根據(jù)氣候變化自動(dòng)打開和關(guān)閉窗戶。
裝有生物反應(yīng)器的藻類發(fā)電建筑
目前，英國(guó)牛津大學(xué)和劍橋大學(xué)的科學(xué)家們正在研制一種特殊的半導(dǎo)體，它的分子能夠“自我組織”成最佳結(jié)構(gòu)來吸收太陽(yáng)能，并將其轉(zhuǎn)化成電荷。
這種半導(dǎo)體將親水性分子和厭水性分子組合在了一起，這兩種分子的特性意味著它們“水火不容”，總想分開，但它們之間的分子鏈接卻阻止它們分離，所以它們會(huì)自發(fā)地組成一種立體結(jié)構(gòu)，從而能很好地吸收太陽(yáng)能并轉(zhuǎn)化為電能。
英國(guó)科學(xué)家相信，這種能夠自發(fā)組成最佳結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體不僅可以用于制造太陽(yáng)能電池，并且還能用作整幢建筑的外部材料，如果將來每個(gè)家庭的住宅外墻都能涂上這種“太陽(yáng)能電池”材料，那么全球的能源問題將得到很大的解決。不過，對(duì)這種納米材料的使用不僅限于發(fā)電，它還能讓建筑“感覺”氣候的冷暖變化并具有自我修復(fù)的能力，就像我們的身體細(xì)胞能夠探測(cè)到燙傷、疼痛和裂口一樣，未來的建筑也將具有這種如同人體細(xì)胞般感知和修復(fù)“自身?yè)p傷”的能力。
2、能“呼吸”的摩天大樓
德國(guó)漢堡正在建造世界上第一座藻類發(fā)電建筑。這座建筑由西班牙工程公司設(shè)計(jì)，其正面鑲嵌的玻璃裝有生物反應(yīng)器，內(nèi)有微藻類可產(chǎn)生熱量。整座建筑隔熱保溫，隔離噪音。目前，這座建筑已安裝了129臺(tái)生物反應(yīng)器，這些反應(yīng)器由一個(gè)可收集太陽(yáng)熱量的能量管理中心控制。建筑正面可利用陽(yáng)光發(fā)電，有機(jī)LED等元件可在夜間提供照明，讓凈能耗的人工照明成為一種可能。
能“呼吸”的摩天大樓
Arup公司還對(duì)2050年的城市建筑進(jìn)行了預(yù)測(cè)——噴氣動(dòng)力機(jī)器人維修工、摩天農(nóng)場(chǎng)和光電油漆都將用于未來的建筑，而這些現(xiàn)在都處在研發(fā)階段。
他們認(rèn)為未來的摩天樓將是“活建筑”，由于外墻采用了光電油漆、風(fēng)力渦輪機(jī)以及可產(chǎn)生生物燃料的藻類，未來的建筑產(chǎn)生的資源要超過消耗的資源。綠色空間將分布在整座建筑內(nèi)，水資源系統(tǒng)將兼具回收再利用和過濾功能，可減少影響環(huán)境的污染物質(zhì)。
令人難以置信的是，他們認(rèn)為未來建筑將成為類似大腦的智能建造系統(tǒng)的受益者，能夠利用有關(guān)能源消耗、天氣和居民需求的數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
未來的摩天大樓采用模塊式設(shè)計(jì)，使用噴氣動(dòng)力的維修機(jī)械臂置換模塊。這種模塊式組件可以用于住宅或者商業(yè)建筑，也可用于食品生產(chǎn)設(shè)施，牧場(chǎng)、漁場(chǎng)或者蔬菜種植園。
Arup公司未來建筑顧問約瑟夫·哈格拉夫指出：“未來的建筑將從被動(dòng)的殼子變成具有適應(yīng)能力以及能夠?qū)ν饨缱兓龀龇磻?yīng)的生物——能夠呼吸的活建筑將支撐城市的明天?！?
3、3D打印房屋
不要一磚一瓦，只要一臺(tái)3D打印機(jī)，就能在24小時(shí)內(nèi)“興建”10間房？這是近日出現(xiàn)在我國(guó)上海的3D打印房屋。
3D打印房屋
3D打印房屋的過程有些類似奶油裱花，由一個(gè)巨大的噴頭不斷噴出灰色的油墨，油墨呈“Z”字形排列，層層疊加，很快便可砌起一面高墻。之后，墻與墻之間還可用鋼筋水泥進(jìn)行二次“打印”灌注，連成一體。
整個(gè)打印過程，只需要一張圖紙、一臺(tái)電腦和足夠的“油墨”，就可以在24小時(shí)內(nèi)打印出10幢200平方米的建筑。
在3D打印房屋時(shí)，門窗的位置會(huì)預(yù)留出來，并且根據(jù)需要安裝預(yù)埋件。打印墻體所用的油墨是一種特殊的材料——建筑垃圾，這些建筑垃圾通過處理、加工、分離，形成了3D打印建筑“油墨”的原材料。
盡管這種“油墨”是一種經(jīng)過特殊玻璃纖維強(qiáng)化處理的混凝土材料，其理論強(qiáng)度和使用年限大大高于鋼筋混凝土，但其剛度和耐久性等綜合性能還待驗(yàn)證。未來，這種空心墻體的結(jié)構(gòu)可以大量應(yīng)用在橋梁、簡(jiǎn)易工房、劇院等建筑中。
用3D打印機(jī)來造房，可以說是世界各國(guó)建筑師的夢(mèng)想。此前，俄羅斯曾建造一幢3D打印建筑，其原理是打印一個(gè)個(gè)像樂高積木一樣的配件，然后通過組裝做成建筑的墻體。荷蘭則打印了名為莫比烏斯環(huán)的景觀房建筑，這個(gè)建筑是通過用沙子和黏合劑的方式打印若干個(gè)模塊進(jìn)行組裝的。
也許在不遠(yuǎn)的未來，人們看中了哪棟建筑，或者喜歡哪套品牌家具，只要用照相機(jī)拍下來，將設(shè)計(jì)圖紙輸入電腦，很快就可不走樣地打印出來。
4、抗震“智能屋”
有數(shù)據(jù)顯示，在地震中，95%以上的人身傷亡都因建筑物受損或倒塌所致，此時(shí)，人們的庇護(hù)所反而成了危及生命的“元兇”。為了對(duì)抗這種危害巨大的自然災(zāi)害，世界各國(guó)都積極研究抗震建筑。
希臘是地震多發(fā)的國(guó)家，因而研究抗震的方法一直是當(dāng)?shù)乜蒲腥藛T的重要課題，新型“智能減震屋”就是最新研究成果。
據(jù)研究人員介紹，這座“智能屋”的最大特色就是能夠進(jìn)行“自我保護(hù)和修復(fù)”。“智能屋”里安裝了多種傳感設(shè)備，即便是對(duì)最輕微的震動(dòng)也會(huì)有所察覺，并可借助屋內(nèi)設(shè)備減少甚至抵消地震帶來的震動(dòng)。
“智能屋”采用的材料具有自動(dòng)修復(fù)功能，一旦墻體在地震中出現(xiàn)裂縫，液態(tài)修補(bǔ)材料可以像膠水一樣，粘住裂縫并迅速固化，從而防止房屋倒塌。室內(nèi)傳感器還能迅速感知到溫度的變化。一旦室溫瞬間升高到一定程度，傳感器就會(huì)通過互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星信號(hào)，自動(dòng)通知附近居民并向消防部門報(bào)警，從而降低地震引發(fā)火災(zāi)給人們帶來的傷害。研究人員介紹說首個(gè)“智能屋”將在一周內(nèi)搭建完畢，他們將在接下來的時(shí)間里對(duì)它的實(shí)用性進(jìn)行檢驗(yàn)。
日本大京公司一座號(hào)稱日本最高（地上55層、高185米）的公寓，使用了與美國(guó)紐約世界貿(mào)易中心相同的168根鋼管的結(jié)構(gòu)，確保了抗震強(qiáng)度。
另外，該公寓還使用了剛性結(jié)構(gòu)抗震體。如遇阪神大地震級(jí)別的地震發(fā)生時(shí)，柔性結(jié)構(gòu)的建筑一般要搖動(dòng)1米左右，而剛性結(jié)構(gòu)建筑只搖動(dòng)30厘米。
日本的不動(dòng)產(chǎn)公司在東京出售的一座免震結(jié)構(gòu)公寓高達(dá)93米，這個(gè)建筑物的外圍使用了新研制的高強(qiáng)度16積層橡膠，建筑物的中央部分也使用了由天然橡膠生產(chǎn)的積層橡膠。這樣，在6級(jí)地震發(fā)生時(shí)，就可將建筑物的受力減少至二分之一。日本已向市場(chǎng)投放40棟這種建筑。
