材料;任何有形实体的核心,因此是任何建筑空间的物理表现形式中最关键的部分,没有它;计划只是一个纸上的想法或笔记本电脑。材料创新是建筑设计、研究和发展中一个有趣的组成部分。从传统的美索不达米亚金字塔到新未来主义的摩天大楼;材料的使用和发展演变的方式是惊人的;随着技术的不断进步,人们只能想象什么将成为材料的范式或新常态,可以长期使用。我们会继续高层的RCC吗,钢,和玻璃混合;或者带回一种混合了当地语言并将其与主流技术应用相结合的混合语言。只有时间能证明。
在各种新的工程材料类型中,Aerographite获得了突出的认可。碳原子间具有强共价键的有机工程材料。这个材料属于一个等价的组,作为一对其他即将到来的有机建筑材料比如石墨烯、碳炔和航空石墨烯。
说明材料的介绍
Aerographite由基尔大学(Kiel University)和汉堡理工大学(Hamburg University of Technology)的材料科学家开发,被认为是世界上最轻的材料。一毫升这种材料的重量只有0.2毫克,比之前的纪录保持者轻4倍,比水的密度低5000倍,比空气轻6倍。
Aerographite织物的突出优势之一是它能够形成多孔碳纳米管,允许科学家通过降低密度而不降低强度来减少织物的负载。这种织物还可以吸收高比例的阳光,从而导致一个特别黑色的外观。这种织物还能承受数吨的震动,此外还具有超疏水性能,从而产生了更有用的防水性能。
碳管的网状结构直径约为15nm,在微尺度和纳米尺度上相互交织。它的主要有形资产很少包括;导电性能,延展性,不透明,能承受高的压缩和拉伸载荷。Aerographite还具有高强度,但具有可弯曲的特性,因为它经常被压缩,然后被拉回其正常形式,而没有损伤。这种张力只会使织物更坚固,并在此过程中获得额外的强度和导电性,而且不会对其结构造成损害——或者它可以承载比自身重量4万倍的重量。这种织物的密度为每千升180克,比泡沫塑料轻75倍。这种材料本身也具有超疏水性,这是气凝胶只有在制作后期进行化学处理后才能获得的特性。
组件
该材料的主要材料及其最小占用部件可以是互连的薄壁碳微管网络,该微管包含该材料的0.01%;其余的是空气,因此其密度为0.18毫克/立方厘米。碳管不是由类似石墨烯的碳纳米管层组成的,而是更像玻璃碳。厚的、多孔的、自支撑的碳管壁有15纳米厚,这使得Aerographite成为一种碳纳米材料,相比之下,1公斤的纤维占据的体积大约相当于一辆小汽车的体积。除了稀有之外,Aerographite的另一特性也让它如此有趣。尽管它是99.99%的空气,但它是完全不透明的。
生产的方法
采用特异性开发的化学气相沉积(CVD)方法生产该材料。锌(ZnO)Tetrapod纳米晶的花朵用作牺牲模板(非常类似于增强水泥混凝土的模板),在其上生长空气摄像机网络。使用CVD用碳涂覆ZnO晶体。框架后来注入氢气,然后将其不会减少模板晶体,使它们塌陷并使碳网络的外部骨骼完好无损,导致织物空气。
Rainer Adelung教授;基尔大学(Kiel University)将这一过程描述为一个常春藤网,将自己包裹在氧化锌晶体树的周围。然后扣除树”。在这个例子中,“树”是锌晶体的花朵。
体现了能量,
Aerographite是导电的,因此由织物组成的电极通常用于双层电容器,影响容量为1.25 Wh/kg。此外,这种织物在结构上具有弹性。Aerographite显示了160公斤帕斯卡的持久性(当它的密度是8.5毫克/立方厘米),以及它的抗压能力。材料的泊松比也很低;使其在95%的压缩后完全恢复形状。
已使用或可能使用该材料的建筑物结构的例子
自2012年该材料问世以来;其主要和理想使用的是在制造更轻的电池,就像碳用于过滤水材料可以excel在空气和水净化系统,航空材料由于其能够导电的能力和承受大量的振动,卫星,可穿戴计算、电动汽车和自行车,移动设备,以及用于医疗应用的生物支架模型。因此,这种材料也是超疏水的,使其所有潜在组件都是防水的。由于其三维网络,这种材料的特性是可能的;由于碳纳米管相互交织在一起,它可以创造出持久、轻便、耐腐蚀的分子支架风景.
由于这种材料能够产生各种形状,它的亮度,和相对较大的表面积;风景可以用于锂离子电池的电极吗和超级电容器减轻其重量。这种材料可以涂覆有非导电物体,例如塑料,以使它们导电而不会增加重量。水和空气过滤。科学家们还通过改变过程,烤箱的温度和加入氢气的速度来说明这一点;风景可以针对每个特定的用例进行修改和定制。
到那个时刻风景在美国,关于这种材料还有很多未被发现的地方,其潜在的使用可能性仍然是未知的。随着时间的推移,风景可以是未来的材料;在星际空间工艺品以及火星和月球上的潜在栖息地都能从这种材料中受益匪浅。除了它的结构完整性和其他物理性能,风景将是长期可持续的,因为与它可能占据的潜在容量相比,它的重量要轻得多。随着时间的推移,科学研究的深入;也许这份材料会对未来的建筑比我们现在所能预见的要多。
参考
布莱恩布朗尔(2012年)。科学家生产最轻的固体材料.(在线)。(2012年7月19日更新)。可以在:https://www.architectmagazine.com/technology/scientists-produce-the-lightest-solid-material_o[2021年7月26日实施]。
塞巴斯蒂安·安东尼(2012)。航空摄影:比空气轻6倍,导电,超强.(在线)。(2012年7月19日更新)。可以在:https://www.extremetech.com/extreme/133056-aerographite-six-times-lighter-than-air-conductive-and-super-strong[修订于2021年7月27日]。
露西王(2017)。地球上最轻和最强大的材料.(在线)。(最后更新于2017年3月18日)可以在:https://inhabitat.com/6-of-the-lightest-and-strongest-materials-on-earth/[2021年7月28日实施]。
史蒂文(2016)。七种未来主义材料将改变建筑结构.(在线)。(最后更新2016年5月17日)。可以在:https://www.planswift.com/blog/7futuristicmaterialsthatwillchangeconstruction/[修订于2021年7月29日]。
Mynewlab(2020)。改变建筑业的七种材料.(在线)。(最后更新2020年9月17日)。可以在:https://www.mynewlab.com/blog/materials-future-building-industry/[修订于2021年7月30日]。
劳里田螺(2012)。风景.(在线)。(最后更新2012年7月25日)。可以在:https://www.materialstoday.com/carbon/comment/aerographite/#:~:text=0.01%25%20of%20the%20material%20consists,more%20similar%20to%20vitreous%20carbon.[访问日期:2021年8月1日]。









