建筑师与大自然合作开发基于真菌的建筑材料

建筑师与大自然合作开发基于真菌的建筑材料总部位于伦敦的PLPArchitecture的人们已经接受了即将到来的共生世，过渡到sumbiotecture的实践，建筑的重点是所有材料的生物降解性和无污染的可再生能源的使用。作为转型的一部分，在过去的一年里，PLP的内部研究小组PLPLabs研究了菌丝体生物复合材料的结构能力和建筑潜力。菌丝体是真菌的根状结构，是一种称为菌丝的分支链网，负责从周围环境中吸收养分和水分。真菌以其碳吸收能力而闻名，因此具有减缓气候变化的潜力。真菌，尤其是它们的菌丝体已经被指定为建筑行业的可持续替代品，用于填充混凝土裂缝和隔离小房子。美国宇航局甚至探索了在月球或火星上种植真菌屋的可能性。对于他们的新项目，PLPLabs团队首先3D打印了一个木模板，并将其与注入菌丝体的基材包装在一起。当菌丝体在基质上定殖时，它形成了一种致密但可塑的形式。菌丝体生长后，用高温将其干燥，使生物复合材料惰性化。从开始到完成安装大约花了三个月的时间。粘合的菌丝体和3D打印的木材用于创建不同形状的模块块，这些模块可以组合在一起以创建一系列形式，从隔板到座椅，从花盆到桌子。与混凝土和钢材这两种高碳排放物不同，菌丝体生物复合材料是可再生和可生物降解的。它们可以在对环境影响最小的情况下种植和收获，重量轻且耐火，并且它们是良好的绝缘体。可使用模块化菌丝木块PLPLabs制作的各种产品根据Architecture2030，建筑物目前产生的二氧化碳排放量占全球年排放量的40%，其中13%归因于建筑和基础设施材料。PLPLabs通过创建菌丝体生物复合材料来拥抱共生世原则，这是朝着实现零碳建筑环境迈出的重要一步。PLPLabs计划继续试验菌丝体生物复合材料。而且，他们决定不限制大型建筑公司使用Symbioceneliving，他们正在考虑创建一个DIY工具包，人们可以用它在家里创建自己的菌丝体块。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1363991.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1363991.htm

研究发现废弃尿布可以为未来的家园提供基础建筑材料

研究发现废弃尿布可以为未来的家园提供基础建筑材料建筑材料往往是房屋建设中最昂贵的部分，占到成本的80%。虽然使用天然纤维、土质材料和工业建筑废料等材料已被探索，但由于混凝土的强度和耐久性，它仍然是房屋建筑--实际上是任何建筑--的主流。但是，混凝土会留下大量的碳足迹。日本北九州大学的研究人员寻找一种方法，以保持混凝土的优点，但使其更加环保，生产成本更低。他们转向了一种常见的不可降解的废弃产品：一次性尿布。在进行这项研究时，研究人员被解决印度尼西亚显著的人口增长和对低成本住房需求的愿望所驱动。伴随着任何人口增长的是废物的增加。2019年，印度尼西亚的废物总量为2921万吨；2020年，这一数字上升到3276万吨。根据MaritimeFairtrade的数据，印度尼西亚的一次性尿布使用量在全球排名第六。许多用过的尿布被扔在该国的河流和水道中，通过渗入的化学品和微塑料造成污染。这项研究可以解决两个重要问题：清理环境和提供一个低成本的建筑替代方案。研究人员通过将洗净、晾干和切碎的一次性尿布与水泥、沙子、砾石和水相结合，制备了混凝土和砂浆样品。这些的样品被固化了28天，固化是在温度范围内保持混凝土有足够的水分，以帮助水泥水化的过程，水泥和水之间的化学反应有助于其强度和耐久性。研究人员对含有不同比例的一次性尿布废料的混合料进行了测试，观察它们在破裂前能承受多大的压力。然后，研究人员计算了可以用尿布垃圾替代的最大沙子数量，以安全地建造一个建筑面积为43平方码（36平方米）的房子。他们发现，在建造三层楼房的柱子和横梁所需的混凝土中，他们可以用一次性尿布废料代替10%的沙子。在单层房屋中，这一比例增加到27%。在用于建造隔墙的砂浆方面，研究人员可以用纸尿裤垃圾替代多达40%的沙子。对于地板的形成和花园的铺设，9%的沙子可以被取代。他们发现，超过这些比例会导致混凝土不适合建筑。总的来说，研究人员发现，建造一栋楼面面积为36平方米的单层房屋所需的所有混凝土和砂浆结构中，有高达8%的沙子可以用一次性尿布垃圾代替。这相当于60立方英尺（1.7立方米）的废物。"这项研究得出的结论是，将用过的尿布添加到混凝土中并不会显著降低其强度，"该团队表示。"研究表明，使用尿布来制造复合材料是可行的，特别是关于开发环境友好和成本效益高的材料。"研究人员认为他们的一次性尿布混凝土在印度尼西亚创造住房之外还有广泛的应用。这很重要，因为一次性尿布是全球垃圾填埋场的第三大贡献者。在全球范围内，每年有超过180亿片一次性尿布最终被填埋。"关于本文的社会和经济优势，材料的开发可以从低到高的技术中获取，"他们说。"这些程序相对容易进行，而且成本低"。研究人员知道目前使用废尿布作为建筑材料的局限性。首先，它需要与废物处理设施接触，从家庭中收集废旧尿布并对其进行消毒。其次，需要大规模地使用粉碎废旧尿布的机器。尽管如此，这项研究强调了将不可降解的垃圾作为建筑材料的潜力，解决可持续性问题并提供低成本的住房。该研究发表在《科学报告》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1360569.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1360569.htm

由变色龙启发的建筑材料可改变其吸收或散发的热量

由变色龙启发的建筑材料可改变其吸收或散发的热量在炎热的日子里，这种材料可以发射出它所包含的高达92%的红外热量，帮助冷却建筑物内部。然而，在较冷的日子里，这种材料只发出7%的红外线，帮助建筑物保持温暖。"我们基本上想出了一种低能耗的方法来对待建筑物，就像对待一个人一样；当你冷的时候，你就加一层，当你热的时候，你就脱一层，"领导这项研究的许宝春助理教授说，他发表在《自然可持续性》上。"这种智能材料让我们在没有大量能源的情况下保持建筑物的温度"。受气候变化的驱动根据一些估计，建筑物占全球能源消耗的30%，并排放了全球所有温室气体的10%。这一能源足迹的大约一半归因于室内空间的加热和冷却。"长期以来，我们大多数人都认为室内温度控制是理所当然的，没有想过它需要多少能源，"许说。"如果我们想要一个负碳的未来，我认为我们必须考虑多样化的方式，以更节能的方式控制建筑温度。"研究人员先前已经开发了辐射冷却材料，通过提高其发射红外线的能力来帮助保持建筑物的温度，红外线是人和物体辐射出来的无形热量。也有一些材料可以在寒冷的气候中防止红外线的发射。这种材料包含一个可以采取两种构象的层：保留大部分红外线热量的固体铜，这有助于保持建筑物的温暖；或者是发射红外线的水溶液，这可以帮助冷却建筑物"一个简单的思考方式是，如果你有一个完全黑色的建筑面向太阳，它将比其他建筑更容易升温，"PME研究生隋晨曦说，他是新手稿的第一作者。这种被动加热在冬天可能是一件好事，但在夏天就不是了。随着全球变暖导致极端天气事件和多变的天气越来越频繁，建筑物需要能够适应；很少有气候需要全年供暖或全年空调。从金属到液体再到液体许和他的同事设计了一种不可燃的"电致变色"建筑材料，它包含一个可以呈现两种构象的层：保留大部分红外线热量的固体铜，或发射红外线的水溶液。在任何选定的触发温度下，该设备可以通过将铜沉积到薄膜中，或将铜剥离，使用极少量的电力来诱导两种状态之间的化学变化。在这篇新论文中，研究人员详细说明了该装置如何在金属和液体状态之间快速和可逆地切换，即使经过1800次循环，在两种构象之间切换的能力仍然有效，因此这种智能材料可以在不需要大量能源的情况下保持建筑物的温度。该团队创建了模型，说明他们的材料如何能在美国15个不同城市的典型建筑中减少能源成本。他们报告说，在一个普通的商业建筑中，用于诱导材料电致变色的电力将不到该建筑总用电量的0.2%，但可以节省该建筑每年HVAC能耗的8.4%。"一旦你在不同的状态之间切换，你不需要应用更多的能量来保持任何一种状态，"许说。"因此，对于你不需要在这些状态之间频繁切换的建筑，它的用电量真的可以忽略不计。"扩大规模到目前为止，许的小组只创造了大约六厘米宽的材料碎片。然而，他们设想，许多这样的材料碎片可以像瓦片一样被组装成更大的板材。他们说，这种材料也可以进行调整，以使用不同的定制颜色--水相是透明的，几乎任何颜色都可以放在它后面而不影响其吸收红外线的能力。研究人员现在正在研究制造这种材料的不同方法。他们还计划探究该材料的中间状态如何能够发挥作用。"我们证明了辐射控制可以在整个不同季节控制广泛的建筑温度方面发挥作用，我们正在继续与工程师和建筑部门合作，研究这如何能够为一个更可持续的未来做出贡献"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1343391.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1343391.htm

革命性的相变纳米油墨：建筑物和汽车中高能效气候控制的未来

革命性的相变纳米油墨：建筑物和汽车中高能效气候控制的未来新的油墨使用纳米技术来控制日常环境中的温度。资料来源：墨尔本大学MohammadTaha博士世界首创的"相变油墨"可以改变我们加热和冷却建筑物、家庭和汽车的方式--实现复杂的"被动气候"控制--已经被开发出来，具有帮助减少能源使用和全球温室气体排放的巨大潜力。由MohammadTaha博士领导的发表在英国皇家化学会《材料化学》杂志上的新研究记录了概念验证的"相变油墨"，该油墨使用纳米技术来控制日常环境中的温度。它们通过根据周围环境调整能够通过它们的辐射量来实现这一目的。Taha博士说，这些油墨可以用来开发涂层，以实现被动的加热和冷却，减少我们依赖能源创造来调节温度的需要。"人类使用大量的能源来创造和维持舒适的环境--加热和冷却我们的建筑物、住宅、汽车，甚至是我们的身体，"Taha博士说。"我们不能再只关注从可再生资源中产生的能源来减少我们对环境的影响。随着气候变化的影响成为现实，我们还需要考虑减少我们的能源消耗，作为我们提出的能源解决方案的一部分。通过对我们的油墨进行工程设计，使其对周围环境作出反应，我们不仅减少了能源支出，而且还消除了对控制温度的辅助控制系统的需要，这是一种额外的能源浪费。"被动式气候控制将实现舒适的生活条件，而不会不必要地消耗能源。例如，为了在冬季提供舒适的供暖，应用于建筑外墙的油墨可以自动转变，以便在白天让更多的太阳辐射通过，并在夜间提供更多的保温措施以保持温暖。在夏天，它们可以形成一个屏障，阻挡来自太阳和周围环境的热辐射。多功能的"相变油墨"是一个概念验证，可以层压、喷涂或添加到涂料和建筑材料中。它们还可以被纳入衣服中，在极端环境中调节体温，或用于创建大规模、灵活和可穿戴的电子设备，如可弯曲的电路、照相机和探测器，以及气体和温度传感器。Taha博士说："我们的研究消除了以前对大规模廉价应用这些油墨的限制。这意味着现有的结构和建筑材料可以被改造。随着制造业的发展，这些油墨可以在5到10年内进入市场。通过与工业界的合作，我们可以扩大规模并将它们整合到现有的和新的技术中，作为解决世界气候变化能源挑战的整体方法的一部分。这种材料的潜力是巨大的，因为它可以用于许多不同的目的--比如防止笔记本电脑电子产品的热量积聚或汽车挡风玻璃上。但这种材料的好处是，我们可以调整它的吸热特性以适应我们的需要。目前，一种不同类型的相变材料已被用于制造智能玻璃，但我们的新材料意味着我们可以设计出更智能的砖块和涂料。这种新的纳米技术可以帮助改造现有的建筑物，使其更有效率。这对环境更有利，对未来也是可持续的"。这一突破是通过发现如何修改"相变材料"的主要成分之一--氧化钒（VO2）实现的。相变材料使用触发器，如热或电，以创造足够的能量，使材料在压力下自我转化。然而，相变材料以前需要被加热到非常高的温度，才能激活其'相变'特性。Taha博士说："我们利用我们对这些材料是如何组合在一起的理解来测试我们如何能够触发绝缘体到金属（IMT）的反应，在这种情况下，材料基本上作为一个开关，阻止热量超过一个特定的温度--接近室温（30-40oC）。下一步工作将涉及将墨尔本大学的专利研究推向生产。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1353257.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1353257.htm

研究人员首次实现用纯木材料3D打印物品

研究人员首次实现用纯木材料3D打印物品首先，在3D打印介质中使用木材并不是一个新想法。我们以前还看到过用从木材中提取的纤维素打印出的木质物品，以及用锯末与生物环氧树脂混合制成的3D打印吉他。麻省理工学院的科学家甚至正在开发一种方法，将实验室培养的木材培育成预定的三维形状。然而，休斯顿莱斯大学的研究人员声称，他们是第一批用完全由木材天然成分组成的材料3D打印出真正木制物品的人。除了水之外，粘稠的墨水还包括纤维素纳米纤维、纤维素纳米晶体和木质素--后者是一种有机聚合物，构成了包括树木在内的植物的大部分支撑组织。纤维素和木质素都可以从林业、建筑业和消费品行业产生的木材废料中获取。木墨是通过一种称为直接墨水写入（DIW）的3D打印工艺来连续分层构建物体的。这与常用的熔融沉积建模（FDM）技术类似，熔融材料从喷嘴中挤出，冷却后硬化。在DIW技术中，材料不是冷却，而是通过烧结工艺变成固体形式。对于木质油墨来说，烧结过程包括在-85ºC(-121ºF)温度下冷冻干燥印刷物体48小时，然后在180ºC(356ºF)温度下加热20至30分钟。加热步骤将木质素转化为一种"分子胶"，将纤维素纤维和晶体结合在一起。部分3D打印木制品，包括一张小桌子和一把小椅子据报道，用这种材料打印出来的小物件在外观、结构、质地、热稳定性甚至气味方面都与天然木材十分相似。它们在机械强度上也比天然轻木更强，天然轻木在研究中被用作基线。还有一个额外的好处，就是它们在废弃后可以生物降解。但更重要的是，用油墨打印物品时，只使用打印该物品所需的油墨量。相比之下，用天然木块雕刻或碾磨物品时，去掉的所有木料都会被浪费掉。首席科学家穆罕默德-拉赫曼（MuhammadRahman）副教授说："直接利用自身天然成分创建木结构的能力为更加环保和创新的未来奠定了基础。它预示着一个可持续3D打印木结构的新时代。"科学家们承认，该过程中的冷冻干燥和加热步骤需要大量能源，因此他们正在探索替代方法。他们的研究论文最近发表在《科学进展》（ScienceAdvances）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424440.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424440.htm

这种由真菌制成的巧妙材料可在火灾中拯救您的家园

这种由真菌制成的巧妙材料可在火灾中拯救您的家园菌丝体及其被称为菌丝的分枝管状丝状体的复杂网络引起了研究人员的兴趣，他们认识到菌丝体在建筑环境中的结构用途潜力。澳大利亚墨尔本皇家墨尔本理工大学（RMITUniversity）的一个研究小组目前已通过化学方法操纵菌丝体的成分，创造出一种可持续、可扩展且安全的新型阻燃材料，可用作有效的建筑隔热材料（以及更多材料）。生物技术和真菌学专家、皇家墨尔本理工大学理学院副教授TienHuynh说："真菌通常以与残留饲料原料混合的复合形式存在，但我们找到了一种培育纯菌丝体片材的方法，这种片材可以分层和工程化制成不同用途的材料--从用于建筑业的平板到用于时装业的仿皮革材料。"研究团队（左起）：Chulikavit、Huynh和Kandare在实验室Chulikavit、Huynh和Kandare在实验室研究人员在此前发表于《聚合物降解与稳定性》（PolymerDegradationandStability）和《自然-科学报告》（Nature'sScientificReports）的关于菌丝体阻燃性能的研究基础上，制造出了一种可在易燃基材上分层的材料。通过对真菌进行生物工程改造，他们还能使整个材料的菌丝结构保持一致，并使其薄如纸张。当材料暴露在火或高温下时，接触层的菌丝会分解成焦炭。这将对下层起到热保护作用。研究人员称，这种无毒、有效的缓冲材料作为建筑隔热材料具有巨大的防火潜力。皇家墨尔本理工大学副教授、生物材料可燃性和热性能专家EversonKandare说："菌丝体的最大优点是，当暴露在火或辐射热中时，它会形成热保护炭层。菌丝炭存活的时间越长、温度越高，其作为防火材料的效果就越好。"这种材料对环境和人类都是安全的，可持续的，并有可能从可再生的有机废物中生产出来。与许多传统面板不同，它不含塑料，因此在接触火焰时不会产生有毒气体。Kandare说："含溴化物、碘化物、磷和氮的阻燃剂虽然有效，但对健康和环境有不利影响，它们会带来健康和环境问题，因为致癌物质和神经毒素会逸出并持续存在于环境中，对植物和动物造成危害。而生物菌丝可产生天然水和二氧化碳。"虽然真菌的生长速度缓慢给可扩展性带来了挑战，特别是与塑料生产相比，但这也可能带来机遇。Huynh说："蘑菇行业已经与我们接洽，希望使用他们的真菌融入废品。与蘑菇行业合作将不再需要新的农场，同时以可持续的方式生产出满足消防安全需求的产品。"该团队目前正在研究生物工程真菌垫，它可以降低火焰强度，提高建筑物的防火安全等级。该研究发表在《聚合物降解与稳定性》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370623.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1370623.htm