10 Futuristic Construction Technologies

{h1}

Gennemsigtig aluminium og selvhelende beton er kun to af de 10 futuristiske konstruktionsteknologier på vores liste. Læs mere på WordsSideKick.com.

I begyndelsen var der mudder. De tidligste menneskelige boliger blev bygget af intet mere end mudder og stråstene, der var bagt i solen. De gamle romere var de første til at eksperimentere med beton, blanding af kalk og vulkansk sten for at opbygge majestætiske strukturer som Pantheon i Rom, stadig den største ubevæbte betongkuppel i verden [kilde: Pruitt].

Gennem århundrederne har ingeniører og arkitekter udtænkt evigt nye måder at opbygge højere, stærkere og smukkere kreationer ved hjælp af skiftende materialer som stålbjælker, jordskælvsfaste fundament og glasgardinvægge.

Men hvad holder fremtiden for konstruktionsteknologi? Vil der komme en dag, hvor støjende konstruktion besætninger er erstattet af sværme af autonome nanoboter? Vil revnerne i konkrete fundamenter en dag mirakuløst helbrede sig selv, eller benzinstationer erstattes af elbiler, der kører på selvladende veje?

Fortsæt med at læse for vores komplette liste over 10 af de mest spændende byggevirksomheder i den nærmeste fremtid. Nogle er endda i brug i dag.

10. Selvhelende beton

10 Futuristic Construction Technologies: eller

Hvis vejbeton kunne helbrede sig selv, kunne byer spare mange penge. Justin Sullivan / Getty Images

Beton er det mest udbredte byggemateriale i verden [kilde: Crow]. Faktisk er det det næststørste stof på jorden, efter vand [kilde: Rubenstein]. Tænk på alle de konkrete boliger, kontorbygninger, kirker og broer bygget hvert år. Beton er billig og bredt tilpasset, men det er også modtageligt for revner og forringelse under belastninger som ekstrem varme og kulde.

Tidligere var den eneste måde at reparere krakket beton på at plaster den, forstærke den eller banke den ned og starte fra bunden. Men ikke længere. I 2010 oprettede en kandidatstuderende og kemiteknik professor ved University of Rhode Island en ny type "smart" beton, der "helbreder" sine egne revner. Betonblandingen er indlejret med små kapsler natriumsilicat. Når en revne dannes, bryder kapslerne og frigiver et gellignende helbredende middel, der hærder for at fylde tomrummet [kilde: URI].

Dette er ikke den eneste metode til selvhelende beton. Andre forskere har brugt bakterier eller indlejrede glaskapillærer eller polymermikrokapsler for at opnå lignende resultater. Men Rhode Island forskerne mener, at deres metode er den mest omkostningseffektive.

Forlængelse af betonens liv kan have store miljømæssige fordele. Verdensomspændende betonproduktion tegner sig for øjeblikket for 5 procent af de globale kuldioxidemissioner [kilde: Rubenstein]. Smart beton ville ikke kun gøre vores strukturer sikrere, men også skære ned på drivhusgasser.

9. Carbon Nanotubes

10 Futuristic Construction Technologies: kilde

Carbon nanorør har det højeste forhold mellem styrke og vægt på ethvert materiale på jorden og kan strækkes en million gange længere end deres tykkelse. © Digital Art / Corbis

Et nanometer er en milliarddel af en meter. Det er umuligt lille. Et enkelt ark papir er 100.000 nanometer. Din negle vokser cirka 1 nanometer hvert sekund. Selv en streng af dit DNA er 2,5 nanometer bredt [kilde: NANO.gov]. At konstruere materialer på nano-skalaen virker umuligt, men ved hjælp af avancerede teknikker som elektronstråle-lithografi har forskere og ingeniører med succes skabt rør af kulstof med vægge, der kun er 1 nanometer tykke.

Når en større partikel er opdelt i stadig mindre dele, stiger andelen af ​​dens overflade til dens masse. Disse carbon nanorør har det højeste styrke-til-vægtforhold af ethvert materiale på jorden og kan strækkes en million gange længere end deres tykkelse [kilde: NBS]. Carbon nanorør er så lette og stærke, at de kan indlejres i andre byggematerialer som metaller, beton, træ og glas for at tilføje tæthed og trækstyrke. Ingeniører eksperimenterer endog med nanoskala sensorer, der kan overvåge belastninger inde i byggematerialer og identificere potentielle brud eller revner, før de opstår [kilde: NanoandMe.org].

8. Gennemsigtig Aluminium

10 Futuristic Construction Technologies: construction

Gennemsigtig aluminium kunne bruges til at konstruere tårnhøje glasvægge skyskrabere, der krævede mindre intern støtte. klaser / E + / Getty Images

I årtier har kemiske ingeniører drømt om et materiale, der kombinerer styrke og holdbarhed af metal med krystalklar renhed af glas. Et sådant "klart metal" kunne bruges til at konstruere tårnhøje glasvæggede skyskrabere, der kræver mindre intern støtte. Sikre militære bygninger kunne installere tynde gennemsigtige metalvinduer uigennemtrængelige for højkaliberartilleriet. Og tænk på det monstrøse akvarium du kunne bygge med disse ting!

Tilbage i 1980'erne begyndte forskerne at eksperimentere med en ny type keramik fremstillet af en pulverformet blanding af aluminium, ilt og nitrogen. En keramik er et hvilket som helst hårdt, normalt krystallinsk materiale, der er lavet af en proces med opvarmning og afkøling. I dette tilfælde placeres aluminiumpulveret under stort tryk, opvarmes i dage ved 2.000 grader C (3,632 grader F) og til sidst poleret for at fremstille et helt klart glasagtigt materiale med styrke af aluminium [kilde: Ragan].

Kendt som gennemsigtigt aluminium, eller ALON, bruges rummet-aldermaterialet allerede af militæret til fremstilling af pansrede vinduer og optiske linser.

7. Permeable Beton

10 Futuristic Construction Technologies: construction

Større aggregat og mangel på sand i gennemtrængelig asfalt (vist her) skaber sammenhængende hulrum, der tillader vand at strømme gennem overfladen snarere end ud af det, hvilket reducerer afstrømning af stormvand. BanksBilleder / E + / Getty Images

Under en tung storm hælder regnvandsplader ned på veje, fortove og parkeringspladser, rydder overfladeaffald og forurenende stoffer og vasker potentielt giftige kemikalier som benzin direkte ind i kloakker og vandløb. U.S. Environmental Protection Agency (EPA) identificerer stormvandsstrømning i asfalterede byområder som en væsentlig kilde til vandforurening.

Naturen har sin egen måde at filtrere ud toksiner fra regnvand. Jord er et storslået filter for metaller og andre uorganiske materialer. Da regnvand passerer ned gennem jordbunden, absorberer mikroorganismer og planterødder overskydende kemikalier [kilde: ESA]. Ved at vide dette har ingeniører skabt en ny type permeabel beton, der gør det muligt for regnvand at passere lige igennem fortovet og lade naturen gøre sit arbejde.

Permeabel eller gennemtrængelig beton er lavet med større kerner af sten og sand, der efterlader mellem 15 og 35 procent af det åbne rum i fortovet [kilde: EPA]. Plader af permeabel beton lægges oven på grus eller et andet porøst basismateriale, der gør det muligt at regne vandet ned til jordbunden. Permeabel beton er en fremragende udskiftning af asfalt i parkeringspladser. Det reducerer ikke kun afstrømningen betydeligt, men også den lysere farve af beton afspejler sollys og forbliver køligere om sommeren.

6. Airgel Isolering

10 Futuristic Construction Technologies: construction

En carbon svamp lavet af airgel hviler på denne kirsebærblomst. Mens den er lettere end helium, kan den absorbere olie 250-900 gange sin egen masse. © Imaginechina / Corbis

Hvis Michelangelo's berømte marmorstatue af David var lavet af airgel, ville det kun veje 4 pund (2 kg)! Airgel er et af de mindst tætte stoffer på jorden, et skumlignende fast materiale, der holder sin form til trods for at være næsten lige så let som luft. Nogle typer har tætheder kun tre gange tyngre end luft, men typisk er aerogeler 15 gange tungere end luft [kilde: Aerogel.org].

Du kan måske tænke på gel som et vådt stof, såsom hårgel. Men airgel fremstilles ved at fjerne væsken fra en gel. Alt, der er tilbage, er silikastrukturen - som er 90 til 99 procent luft. Airgel er næsten vægtløs, men kan spindes ud i tynde ark af airgel stof. I byggeprojekter demonstrerer airgel stof "superisolerende" egenskaber. Dens porøse struktur gør det vanskeligt for varmen at passere igennem. I test havde airgel stof to til fire gange isoleringskraften af ​​traditionel glasfiber- eller skumisolering [kilde: LaMonica]. Når prisen kommer ned, kan den blive meget anvendt i byggeri.

5. Temperaturreaktive fliser

10 Futuristic Construction Technologies: futuristic

Denne tabel ændrer farve, når noget varmt hviler på det, takket være en temperaturreaktiv overflade. Flytende farvestudier

Hvis du levede i 1991 og boede over jorden, er odds godt, at du ejede en Hypercolor T-shirt. Ved noget videnskabeligt mirakel - et mirakel kaldet termokromt farvestof - Folkene hos Hypercolor lavede T-shirts, der ændrede farve med din kropstemperatur. Reklamerne gjorde det ser super cool og sexet ud; din kæreste kunne sætte hendes varme hænder på brystet og efterlade et glødende mærke. Men i virkeligheden er de varmeste dele af din krop normalt dine armhuler. Glødende armhuler = ikke super sexet.

I dag fremstiller et firma kaldet Moving Color glas dekorative fliser belagt med termokrom maling, der "kommer i live" med skiftende overfladetemperaturer. Ved stuetemperatur er fliserne en blankt sort, men når du rører fliserne - eller ramt dem med direkte lys eller varmt vand - forvandler farverne sig som Northern Lights til iriserende blues, pinks og greener. Den fedeste applikation skal være den farveskiftende bruser. Den gode nyhed for Moving Color er, at huse ikke har armhuler.

4. Robot Swarm Construction

10 Futuristic Construction Technologies: construction

Kirstin Petersen, en akademisk stipendiat i kunstig intelligens ved Harvard University, demonstrerer robotter inspireret af termitter ved American Association for Science Advancement i Chicago i 2014. KERRY SHERIDAN / AFP / Getty Images

En af naturens mest geniale byggere er den ydmyge termit. Med en hjerne størrelsen af ​​et sandkorn arbejder det sammen med hundreder af tusindvis af højmagere til at opbygge kolossale og komplekse mudderstrukturer. Termites fangede opmærksomheden hos Harvard robotforskere, fordi insekterne ikke tager ordrer fra nogle centrale termitarkitekter. Hver termit virker alene i henhold til genetisk programmerede adfærdsregler. Sammen som en sværm af single-minded individer, skaber de monumentalværker af mudder.

Inspireret af termitter har forskere ved Harvard's Selvorganiserende Systems Research Group bygget små byggrobotikker programmeret til at fungere sammen som en sværm. De firehjulede robotter kan bygge murstenlignende vægge ved at løfte hver mursten, klatre på væggen og lægge mursten på et åbent sted. De har sensorer til at opdage tilstedeværelsen af ​​andre robotter og regler for at komme ud af hinandens måde. Som termitter styrer ingen dem, men de er programmeret til kollektivt at bygge et specifikt design.

Forestil dig applikationerne: Swarming robotter bygning levee vægge langs en farligt oversvømmet kystlinie; tusindvis af små robotter konstruerer en rumstation på Mars; eller dybe undervandsgasledninger monteres ved at svømme bølger. Et lignende eksperiment brugte en sværm af autonome flyvende robotter til at bygge et kunstigt bølgende muretårn [kilde: Liggett].

3. 3-D trykte huse

10 Futuristic Construction Technologies: kilde

Ma Yihe (venstre) viser de 3D-trykte vægge til huse, som hans firma bygger i Shanghai, Kina. Hans firma planlægger at bygge 10 af disse på en dag. © Pei Xin / Xinhua Press / Corbis

3-D-udskrivning er endelig gået mainstream. Makerbot sælger nifty (og bare om overkommelige) desktop-maskiner, der kan udskrive fuldt gengivet 3-D plastlegetøj, smykker, maskindele og kunstige lemmer.Men hvad nu hvis du vil udskrive noget større end en skobox? Kunne du faktisk opbygge en 3-D-printer, der er stor nok til at udskrive et plastikhus?

Svaret er "ja". Et hollandsk arkitektfirma har lanceret et ambitiøst offentligt kunstprojekt for at bygge et 3-D trykt hus. Men først måtte de bygge en af ​​verdens største 3-D-printere, kaldet Kamermaker eller "room maker". Ved at bruge det samme plastikmateriale som småskala 3-D-printere, kan Kamermaker udskrive store LEGO-lignende plastkomponenter, der vil blive samlet i individuelle rum i huset. Værelserne vil så låse sammen - igen, tænk LEGO - med de trykte udvendige i hjemmet designet til at ligne et traditionelt nederlandsk kanalhus.

I mellemtiden bygger et kinesisk byggefirma huse ved hjælp af en kæmpe 3-D printer, der sprøjter lag af cement og byggaffald til at samle boligerne. Firmaet siger, at husene koster mindre end $ 5.000 hver, og det kan producere op til 10 af dem på en dag [kilde: Guardian].

2. Smart veje

10 Futuristic Construction Technologies: technologies

Intet behov for en solpanelbil, hvis vi kommer op med veje, der trådløst kan give strøm til en elbil. © Chris Rogers / Corbis

Google er hogging hele rampelyset med sin selvkørende bil, men hvad gode er smarte biler, hvis de stadig skal køre på "dumme" veje?

En af de mest spændende nye ideer er en kørebane, der fungerer som oplader til elbiler. Et New Zealand-selskab har allerede bygget en stor "power pad", der trådløst kan oplade en parkeret elbil [kilde: Barry]. Det næste skridt er at integrere den trådløse opladningsteknologi i den faktiske vejoverflade, så elektriske køretøjer kan genoplades undervejs. Ikke flere tankstationer!

Andre spændende ideer, der kan komme i opfyldelse en dag, omfatter vejoverflader, som absorberer sollys for at generere elektricitet, eller - endnu køligere - indlejring af vejen med piezoelektriske krystaller, der fanger vibrationer af passerende biler og omdanner dem til brugbar energi [kilde: nul til 60 gange ].

1. Bygning med CO2

10 Futuristic Construction Technologies: kilde

Abalons hårde skal inspirerede MIT forskere til at isolere enzymet abalone brug til mineralisering C02 for at bygge deres skaller. En dag kan vi muligvis lave carbonsten fra C02. Bill Brennan / Perspektiver / Getty Images

Kuldioxid (CO2) spundet fra kraftværker og biler er den største enkelt kilde til menneskeskabt drivhusgas. Hvert år pumper vi mere end 30 mia. Tons (33 mia. Tons) CO2 i atmosfæren, hvor det fremskynder de skadelige virkninger af den globale opvarmning [kilde: Trafton]. Mens energisektoren eksperimenterer med fældefangst eller "sekvestrerende" CO2-emissioner under jorden, har et hold af forskere ved Massachusetts Institute of Technology (MIT) med succes anvendt genetisk modificeret gær til at omdanne CO2-gas til solide, carbonbaserede byggematerialer.

Ligesom Harvard termit holdet var MIT forskerne også inspireret af naturen, denne gang abalonen. Som andre krebsdyr kan abalone konvertere havbårne CO2 og mineraler til calciumcarbonat til at bygge deres stenharde skaller. Forskerne isolerede enzymet, som abalone bruger til at mineralisere CO2 og konstruere en batch gær for at producere det. Et bæger fyldt med genetisk modificeret gær kan producere 2 kg (1 kg) fastcarbonat fra kun 1 pund (0,5 kg) C02 [kilde: Trafton]. Forestil dig, hvor mange carbonsten du kan lave med 30 mia. Tons CO2.

For en masse mere liste over skiftende opfindelser og futuristiske forudsigelser, skal du tjekke de relaterede WordsSideKick.com-links på næste side.

Mød verdens længste havkrydsebro

Mød verdens længste havkrydsebro

Hongkong-Zhuhai-Macao-broen er en teknologisk vidunder. WordsSideKick.com ser på denne fantastiske struktur.


Forfatterens Note: 10 Futuristiske Byggematerialer

Der er noget på en gang spændende og skræmmende om at se en sværm af autonome flyvende robotter bygge noget smukt, eller en selvkørende robotbil sømløs trækker op til Taco Bell drive-thru. Vi skaber maskiner, hvis kunstige intelligens snart vil konkurrere med vores egen "organiske" intelligens. I 99 procent af tilfældene vil dette altid være en god ting, der gør veje sikrere - Google-bilerne har endnu en ulykke eller få en billet - og automatiserer opgaver, der plejede at kræve hundredvis af timer farligt menneskeligt arbejde. Men hvis Hollywood har lært os noget, er det, at intelligente maskiner til sidst rebellerer mod os og høster vores organer for batteristrøm. Jeg håber bare, at vores race for videnskabelige fremskridt holdes kontrolleret af en stærk etisk "off" switch. Bare for at være sikker fjerner jeg alle mine "smart" apparater om natten. Jeg kan godt lide min milt, hvor den er, tak.


Video Supplement: 10 Futuristic Construction technologies | Future constructions | Explore engineering.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com