最近,研究人员调查了使用“智能”材料在建筑业,这些创新的材料可能带来的好处。
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智能材料是什么?
智能材料是新型材料,近年来,出现了对传统同行为多个行业提供好处。对智能材料的其它名称包括智能材料、自适应材料,和活跃的材料。
智能材料的主要区别和更传统的材料等领域的建设几个世纪以来应对环境变化的能力和输入。输入包括机械应变、磁场或电场的变化,温度、pH值、光和水分。
智能材料的类型进行分类输入他们应对和输出。这些包括形状记忆合金、磁致伸缩材料、压电材料、电流变液、电致变色材料。近几十年来许多已经开发出来。
应用于建筑
由于不断发展的建筑行业的关键挑战的21圣世纪,智能材料的兴趣增长在过去的十年。目前,有几种创新研究领域产生新材料可以从根本上改变建筑物是如何构建在不久的将来。
智能混凝土是混凝土和碳纤维的复合,可以检测分钟结构性缺陷,具有比传统混凝土增强力量。这种材料的电导率可以改变在装卸过程,提高其导电性。
智能混凝土已经探索了在公路、电磁屏蔽和应用程序,它可以用作智能流量传感器监测车辆流量和人行道上。此外,可以利用智能混凝土基础设施如公路融化雪通过电流通过。
智能材料等领域都有所应用建筑健康监测、振动控制、安全、和噪声降低。他们是用于转换效率和舒适为居民和资产。嵌入式光纤已经探索了它们的使用在海洋和铁路运输应变监测。
智能材料与超弹性可以使用强化元素修复混凝土开裂。嵌入式光纤和智能材料可以用在关键基础设施,如桥梁和海上石油钻井平台监控问题,保证结构完整性得到维护。
智能桥梁可以使用这些构造新颖的材料,只需要较少的维护,因为他们可以避免最坏影响振动和环境压力如风力或地震事件。在这些结构中,反应可以更好地监测和评估。
主要挑战
虽然这是一个令人兴奋的领域的创新在建筑行业中,仍有许多挑战在前方的道路的广泛利用智能材料可以完全实现。
存在一些障碍在工程造价方面,政府政策,维护、审批时间,系统优化,缺乏共识,不代表行业的关键球员完全接受智能材料的潜力。
近年来,一些研究已经进行到什么定义了智能建筑,暴露出缺乏共识这个定义是什么。缺乏普遍接受,具体标准,影响了智能建筑的范围。
与此相关,根据Ghansah和阳,研究新材料的使用,技术和方法增加了智能建筑项目的复杂性。
这个结果导致更高的成本和更大的对培训的需求。此外,设计可能需要改变由于独特的特异性和智能建筑的特征。这也包括可能出现的无法预见的情况在项目设计。
还有一个用户的期望和建筑元素设计之间的关系。这些期望,如舒适、安全、健康和环境问题和福利,需要在项目设计管理。另外,业主需求,如ROI和成本最小化,必须考虑。
智能建筑项目的成本可以显著高于传统建筑由于多种因素,尽管一旦安装完毕,智能系统和材料提供了一个潜在的长期成本节约。这些成本必须平衡,以确保最佳的成本效益。
研究从2022年发现的主要障碍的使用智能材料和智能建筑的建设是政府的政策。监管系统,由于其固有的官僚机构,不是以培养创新和竞争力,有时可以相对蜗牛的步伐。
与智能建筑的概念是智能城市,汇集了众多行业4.0技术和新的思考方式构成一个有效的城市区域,提高了居民的生活。
为了充分实现智能城市的概念,政府政策必须专注于智能基础设施管理的不断变化的景观,而迄今为止缺乏在某些关键方面。智能建筑主要是构造没有所需的智能基础设施,限制区域的潜力。
再加上电阻改变传统的工作方式在建筑业,广泛培养创新是未知的,可以看到,有许多关键的结构性挑战,必须克服如果智能材料在建设找到全球采用。
对智能材料的未来建设
智能材料和系统可以帮助建立和增强耐用性更强的结构,提供机械应变的实时监控,环境变化,居住舒适和安全。这些好处个人建筑的重要性和更广泛的智能城市概念不能被夸大。
同时几个障碍依然存在,这些发达国家和新型材料的应用在建筑业拥有巨大潜力的未来城市设计和基础设施项目。
随着社会的发展人口增长等关键问题,快速城市化,气候变化,和改变消费者的期望,所以必须建筑业。智能材料,如果适当的开发和部署,可以帮助满足这些要求在全球范围内。
从AZoBuild:纳米材料在建筑:属性,性能和应用
进一步阅读和更多的信息
构造函数(网站)智能建筑材料在土木工程中的应用(在线)theconstructor.org。可以在:
https://theconstructor.org/building/smart-construction-materials-applications/13/
Patel J & Goyal(2018)智能材料在施工技术2018年国际会议上智能城市和新兴技术(ICSCET)[网络]ieeexplore.ieee.org。可以在:
https://ieeexplore.ieee.org/document/8537256
巴尔加斯,R。V et al。(2022)智能建筑项目的障碍和挑战的背景下,建设4.03理查德·道金斯拉丁美洲可持续发展大会的能量[网络]ricardo-vargas.com。可以在:
https://ricardo vargas.com/articles/barriers -和-智能建筑项目的挑战————————背景————建筑- 4.0 /
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