مواد تساهم في تغيير صناعة البناء

مع كل عام تتطور المواد والأفكار وتبتكر بناءً على الأسس التي أرستها عقود من الإنجازات المعمارية السابقة، يسمح تطوير مواد البناء الجديدة للمهندسين المعماريين بتحقيق رؤيتهم بشكل أفضل، وتحصين الإنشاءات بالقوة المثلى والمتانة والمرونة.

هذه الابتكارات الجذرية بالإضافة إلى كونها ضرورية وظيفيًا، تخلق وسائل بناء أكثر تطوراً وثورية سواء تم تطويرها خصيصًا للمباني أو تم إنشاؤها لمجالات أخرى، فإن التقنيات الجديدة لديها القدرة على التأثير على العمر والمظهر والوظائف.

مع التطور السريع للمواد الجديدة، تتطور صناعة البناء دائمًا تقريبًا في حين أنه من المستحيل تحديد اتجاهها بالضبط، فإن التقدم الأخير يمكن أن يعطينا على الأقل فكرة عما قد يغير صناعة البناء في المستقبل القريب، نظرًا لأن المواد أصبحت أكثر تقدمًا وتعقيدًا فستكون أيضًا المباني المستخدمة فيها.

هنا، سوف نتعمق في المواد التي يتم الاستفادة منها من قبل المهندسين المعماريين والمصممين والعلماء الذين يبدو أنهم مستعدون لتغيير أسس صناعة البناء في المستقبل القريب، إلى جانب بعض الابتكارات التي أثرت بالفعل على الأشياء بشكل كبير.

الانتقال السريع:

• الخرسانة ذاتية الشفاء.

• الخشب الصلب المصفح.

• البلاستيك الحيوي.

• واجهات متجانسة.

• حرير العنكبوت الاصطناعي.

• الجرافين المطبوع ثلاثي الأبعاد.

• أيروجرافيت.

الخرسانة ذاتية الشفاء:

يشيع استخدام الخرسانة في جميع أنحاء صناعة البناء، وربما لا يقابل انتشار الخرسانة في كل مكان إلا التردد الذي تتشقق به وهذا يعني الكثير، لا شك أن الخرسانة التي تتمتع بإمكانيات تصحيح الكسور الخاصة بها ستكون بمثابة نعمة لصناعة البناء، حيث تقضي على الشقوق والإصلاحات والتسريبات إلى جانب الحاجة إلى عزل الرطوبة، من الغريب أن فكرة الخرسانة ذاتية الشفاء كانت موجودة منذ روما القديمة، حيث تم استخدامها تحت الماء لكن الأساليب الحديثة أكثر تعقيدًا نسبيًا.

تأتي قدراته على الشفاء الذاتي على شكل بكتيريا (Bacillus)، والتي يتم خلطها بالخرسانة قبل صبها، عندما يتشكل المزيج، يتم إنشاء الحجر الجيري الذي يملأ الشق نظرًا لأن البكتيريا الموجودة في الداخل يمكن أن تظل كامنة لمدة تصل إلى 200 عام، فهو حل طويل الأمد نسبيًا أيضًا.

الخشب الصلب المصفح:

لقد أثبت الخشب الرقائقي المتقاطع المصنوع من طبقات من الخشب الصلب أنه بديل حاسم للمباني التي تحتاج إلى الاستدامة والمتانة، بفضل تصميمه المتناوب متعدد الطبقات، فهو عمليًا بقوة الخرسانة المسلحة والصلب الهيكلي ويمكن نظريًا استخدامه بنفس طريقة استخدام الأخير في الهياكل ذات التصميم المتشابه.

البلاستيك الحيوي:

يعد البلاستيك، الذي يتميز بالقوة وطويلة الأمد أحد أكثر العناصر الملوثة في العالم بفضل عملية التحلل البيولوجي البطيئة، البلاستيك الحيوي المصنوع من الطحالب والكيتين البحرية والسليلوز وعدد كبير من موارد الكتلة الحيوية المتجددة الأخرى، يعني أنه يتحلل بطريقة أسرع بكثير بعد التخلص منه، بديل أخضر ممتاز للبلاستيك المصنوع من الوقود الأحفوري ويمكن استخدام خصائصه المتطورة بشكل جيد في الكسوة والعناصر الهيكلية وغيرها من الهياكل المقوية للهندسة المعمارية.

واجهات متجانسة:

لقد كنا جميعًا في مكان عمل يمكن لظروفه، سواء أكانت سخونة زائدة أو إضاءة زائدة، أن تكون خانقة بمرور الوقت الفكرة وراء الواجهات المتجانسة هي أن المواد التي تم بناؤها تتكيف مع هذه الظروف الخارجية للمساعدة في خلق الظروف الداخلية المثلى المرغوبة.

يتكون من شريط مصنوع من مادة عازلة (بوليمر يتفاعل مع النبضات الكهربائية) مغلف بواجهة زجاجية مزدوجة، وكلا الجانبين مطليان بالفضة، مما يعكس الضوء ويوزع الكهرباء عبر سطح المادة مما يسمح لها بالتكيف مع المبنى أكثر الشروط الضرورية نتيجة لذلك.

حرير العنكبوت الاصطناعي:

مادة لم يتم استخدامها في الحجر تمامًا مثل المواد الأخرى الموجودة في هذه القائمة، إلا أن تطوير حرير العنكبوت الصناعي قد أحرز تقدمًا، بعد عقود من الوقوع في شبكة من الإشاعات تدور حول مطحنة الشائعات، يمكن أن تكون قصة المواد المتشابكة في طريقها أخيرًا إلى نهاية سعيدة بفضل شركة يابانية تدعى (Spiber Inc).

تدعي الشركة أن حرير العنكبوت الاصطناعي أقوى بـ 340 مرة من الفولاذ، ومن المتوقع أن يصبح مادة مستدامة من الجيل التالي “على عكس أي مادة شهدها العالم على الإطلاق” على الرغم من التقدم المحرز لا تزال المادة عرضة للطقس، مما جعلها محصورة في ورش العمل والمختبرات والمشاريع التجريبية في الوقت الحالي.

الجرافين المطبوع ثلاثي الأبعاد:

يعتبر الجرافين أحد أقوى المواد الاصطناعية في العالم، ويحتوي على خصائص فيزيائية تجعل تطبيقاته شبه معدومة، ومع ذلك نظرًا لأنه يتجلى جسديًا في شكل صفائح أو رقائق فإنه يصبح صعبًا (وإن لم يكن مستحيلًا) عند استخدامه في البناء.

على الرغم من أنه في مرحلة النشوء، فقد تعززت إمكانية استخدام الجرافين المطبوع ثلاثي الأبعاد في البناء من خلال ورقة نشرها ثلاثة مهندسين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، والتي ذكرت هيكلًا ثلاثي الأبعاد يحتمل أن يكون أقوى بعشر مرات من الفولاذ، و 5٪ وزنه أيضًا، إذا تم تصنيعه باستخدام الجرافين المطبوع ثلاثي الأبعاد.

أيروجرافيت:

صنعه باحثون في جامعة هامبورغ للتكنولوجيا عام 2012، وهو مصنوع من شبكات من أنابيب الكربون المجوفة، مما يجعله أخف 75 مرة من الستايروفوم، إنه مستقر في درجة حرارة الغرفة، كما أنه قادر على توصيل الكهرباء، وهو قوي بشكل لا يصدق ومع ذلك لا يزال قادرًا على الانحناء في أشكال أخرى.

إنها مادة مرنة جدًا ومرنة في الواقع، بحيث يمكن ضغطها في مساحة 95٪ مساحتها العادية، ثم استعادتها إلى شكلها الأصلي، خالية من التلف، بشكل مثير للدهشة، يعمل تقشير الأيروجرافيت في الواقع على جعله أقوى، وهذا لا ينطبق على معظم المواد خفيفة الوزن المعرضة للضغط، نظرًا لأنه يمكنه أيضًا تحمل الاهتزازات، فإنه يستخدم بانتظام في الطائرات والأقمار الصناعية أيضًا.

مواد البناء التقليدية؟