ما هو مستقبل مواد البناء

نحو عام 6000 قبل الميلاد، بدأ الطين بالسيطرة على ما نسميه الآن الشرق الأوسط، تم استخدامه على شكل لبنة غير مكشوفة من الطين ممزوجة بالقش (ربما تكون نفايات من المحاصيل)، سمح ذلك ببناء أكثر تعقيدًا وعزلًا أفضل عن الحرارة، كما سمح بالبناء على مستويات مختلفة.

بدأت الحضارات الموجودة في ذلك الوقت في إنشاء منشآت عملاقة، حيث تم استخدام مزيج من الصخور للأساسات والطين للداخل والطوب المعمول للجدران الخارجية، بالإضافة إلى البيتومين كما القصب والخيزران والحبال للسقالات، وعلى مر السنين، استمر استخدام الحجر (في كثير من الحالات، المكتسبة من المباني السابقة) والخشب، في القرن التاسع عشر، حيث أدى إنتاج الفولاذ ونمو المدن إلى بناء كتل من المنازل المدعمة بالخرسانة مسبقة الشد والعوارض المعدنية.

مستقبل مواد البناء:

كانت المواد نقطة شائكة صعبة منذ لحظة اكتشاف قوانين المرونة، قبل ذلك، كان كل شيء مجرد مسألة تجربة وخطأ، بعد ذلك، كان كل شيء يتعلق بالطرق العلمية والتجارب في أنابيب الاختبار وعلوم المواد. لكن في السنوات الأخيرة فقط سمحت لنا تقنية النانو بالتعمق في قلب الذرات، بحيث لم نتصور المادة فحسب، بل شكلها كجزء أساسي من سلوك المواد.

الجرافين المطبوع ثلاثي الأبعاد:

يعتبر الجرافين لبعض الوقت من أقوى المواد الاصطناعية على وجه الأرض ومع ذلك، يحدث الجرافين على شكل صفائح أو رقائق مما يجعل استخدامه في البناء معقدًا نوعًا ما.

على عكس هياكل البناء التقليدية، تم اختار الشكل الذي من شأنه أن يعطي أهمية أكبر للمساحة الداخلية، مما يقلل من استخدام مواد البناء إلى الحد الأدنى، باستخدام مواد مثل الجرافين والأشكال العضوية المماثلة، سيكون من الممكن بناء جدران عادية تتمتع بميزة وسادة الهواء في الجدار نفسه لتخفيف آثار الطقس داخل المبنى.

مادة ذاتية الشفاء:

في عام 2015، قدم عالم الأحياء الدقيقة هندريك إم جونكرز نوعًا من الخرسانة التي لديها القدرة على إصلاح نفسها إلى حد معين، بمعنى آخر لا مزيد من التشققات والإصلاحات، ولا مزيد من التسريبات، ولا حاجة لمقاومة الرطوبة ولا مزيد من فقدان الطاقة من خلال الشقوق.

تحتوي هذه الخرسانة على بكتيريا تقوم بإصلاح المادة من الداخل بطريقة مشابهة لكيفية شفاء الأنسجة البشرية نفسها بعد الكسر، تظل البكتيريا كامنة داخل المادة حتى تدخل الشقوق الرطوبة (الماء) وتنطلق البكتيريا في العمل.

قبل ذلك ببضع سنوات، قدم فريق من العلماء الإسبان مادة مطاطية ذاتية الشفاء كانت شديدة المقاومة بمعنى أنه مع السماكة المناسبة، يمكن استخدامه للكابلات في الجسور وتحقق فريق من العلماء الصينيين لاحقًا من هذه النتائج.

مادة خارقة تعكس تأثير هول:

في بداية عام 2017، قدم مجموعة من العلماء مادة خارقة مبتكرة يمكنها عكس تأثير هول، قلة هم الذين يعرفون عن هذا التأثير الكهرومغناطيسي، وبالتالي فإن هذا لا معنى له بالنسبة للكثيرين. وإذا كان تيار كهربائي يتدفق عبر موصل في مجال مغناطيسي، فإن المجال المغناطيسي يمارس قوة عرضية على حاملات الشحنة المتحركة، والتي تميل إلى دفعها إلى جانب واحد من الموصل.

في الأساس ما يقوله هو أن القوة تظهر عند استخدام الكهرباء والمجالات المغناطيسية، قوة يمكننا استخدامها، ويمكننا الآن أن نستديرها بحيث تشير إلى الاتجاه المعاكس. وعلى الرغم من أن التطبيقات العملية الأولى لهذه المواد ستكون موجهة أكثر نحو الإلكترونيات، إلا أنه يمكن استخدامها أيضًا في البناء، من خلال دمج المسارات أو القضبان الإلكترونية غير المرئية (للإلكترونات) داخل جدران المبنى.

مستقبل المواد غير واضح:

نظرًا لسرعة التقدم في هندسة المواد، فمن المحتمل جدًا أن تكون كل هذه التقنيات قد تم إتقانها في غضون أقل من خمس سنوات، أو حتى يتم التخلص منها على أنها عفا عليها الزمن بحلول ذلك الوقت، يتم جمع بيانات جديدة باستمرار، ويرجع الفضل في الكثير منها إلى الأساليب الأكثر دقة لتحليل العناصر المحدودة.

لا أحد يستطيع أن يتنبأ بالمستقبل، ومن الخطر أن نقول إن هذا أو ذاك سيكون أساليب البناء المستخدمة في غضون عقد أو عقدين، من المحتمل أننا سنكون مخطئين، ولكن ما يبدو مؤكدًا إلى حدٍ ما هو أنه مهما كان الأمر، فإنه سيفاجئ أولئك منا الذين ليسوا على دراية بالموضوع.

علاوة على ذلك، نظرًا لدرجة التخصص العالية في استخدام المواد، فمن المحتمل أن يتم استخدام عدد كبير من المواد المختلفة حتى في أصغر مشروع بناء، كل منها يهدف إلى حل مشكلة معينة.