建筑行业的未来势必要将“减碳”作为必须考虑的任务。除了就地取材的原生材料外,越来越多的新型材料面世。考虑新材料可以从低碳替代,再生循环,性能提升和3D打印几个方向思考和取舍。新的材料不仅能够实现环保,开启新的建造方式,并且将影响设计概念的起点和方向,带来全新观感和空间的新建筑。
1. 低碳替代
低碳建材是建材行业源头减碳的主要途径,新型低碳材料多数是以生物基材料取代我们常用的水泥基材料,利用可再生生物质或经由生物制造得到的原料,通过生物、化学、物理等手段制造的一类新型材料,例如丝瓜纤维(Dried Fibres of Luffa),玉米秸秆(Corn Stalks),菌丝体(Mycelium),微藻类(Micro Algae)等。使用生物或种植材料代替化石材料是减少塑料(废物)、防止沉降、捕获二氧化碳和再利用农业废物的重要解决方案。
丝瓜纤维
The Alive展亭是The Living工作室在2021年威尼斯双年展上的作品,旨在探索多物种建筑的潜力,以及如何最好地利用我们周围的微生物。Alive 装置由丝瓜干纤维制成,丝瓜是一种廉价、可再生且快速生长的蔬菜,生长在热带和亚热带地区的藤蔓上。丝瓜纤维表面形成了一种坚固的有机材料,非常适合容纳各种微生物,并且可以很容易地适应形成用于建筑项目的镶板产品或隔板。
菌丝体面板
The Growing 展亭 / Company New Hero
The Growing 展亭是荷兰设计周的一个临时活动空间,由木框架支撑的蘑菇菌丝体制成的面板建造而成。由布景设计师和艺术家 Pascal Leboucq 与阿姆斯特丹Biobased Creations工作室Erik Klarenbeek的工作室 Krown Design 合作设计,临时展馆完全由生物基材料制成。展馆向公众展示了其独特的有机纹理和颜色,为生物基材料的独特而美丽赋予了新的美学意义。
2. 再生循环
随着探究材料的回收和重新利用,是解决废料实现可持续发展的必经之路。城市更新迭代产生的建筑废料,陶瓷生产产生的陶瓷废料,难以降解的塑料等等。
Ecopixel® 回收低密度聚乙烯材料
Atelier Mendini工作室和Ecopixel合作完成塑料回收产业的创新工作,将“像素色块和再生塑料”密切结合。Alessandro Mendini使用废塑料碎片作为基础材料完成了一件名为ALEX的躺椅,这件作品由多个24x24mm的“像素”块组成。这是一种在120°C无限次熔化而不改变其初始性能的材料。实际上它是由100%再生LDPE组成的材料,这意味着它可以无限次地重新熔化而不会改变其属性。
再生陶瓷砖
无论是瓷砖还是粘土砖的主要成分都是粘土,在中国每年有超过一千万吨的陶瓷被丢弃,这些固体废弃物不仅消耗了大量的土地资源和煤炭等能源,碳排放量也严重超标,对环境产生了巨大的危害。如何处理陶瓷废料成为一个难题。在设计中国北京中,与意大利建筑师Aldo Cibic联手设计的再生树,通过展示如何解决中国严重的废弃材料管理问题的设计思路,向参观者展示祎设计独特的陶瓷废料再生建筑材料。收集、研究、粉碎、粉碎、混合和实验室测试,再生陶瓷砖被设计成完全不需要水泥的再生材料。
3. 性能提升
曾经的木材等材料,因其性能的缺点逐渐被钢筋水泥替代,但通过科技手段提升其性能,也不失为旧材料的复兴。
竹钢
“竹钢”是新兴的一款建筑材料,将竹材重新组织并加以强化成型的竹质新材料,也是一款中国自主研发的、依托中国林科院专利技术制造的高性能竹基纤维复合材料。“竹钢”的拉伸强度,是同等重量的钢材的3倍,而其批量生产的成本则基本相当,寿命可长达50年,因此称作“竹钢” 。
I-mesh 纱线网格
I-mesh是一种技术和可持续的建筑纺织品。它由经久耐用的高性能纤维制成,可用于室外和室内。这种编织工艺用的是经过树脂预浸渍的纱线,比如碳纤维、玻璃纤维、柴隆、芳纶、玄武岩纤维,再编织成类似蜘蛛网的材料。
4. 3D打印
3D打印技术的发展日益成熟,它改变了建筑设计的思路,拓宽了设计的可能性。通过对3D打印使用材料的探索,创造出了不同结构和感觉的建筑空间。3D打印在材料使用量和人工上也极为有利于减少碳排放。
纤维混凝土
用于该书屋打印的材料为团队自主研发的纤维混凝土,其间不加钢筋、建造中不用模板;书屋的打印用了2台机器臂打印系统,一台原位打印建筑基础及主体结构,另一台现场预制打印弧墙及穹隆顶。该书屋的建筑表面有2种肌理,一种为叠层打印所形成的层叠表面,另一种为精心设计的编织图案肌理,后者位于入口侧墙,让人具有细腻的感觉。
PETG 颗粒
木月建筑设计事务所通过对3D打印材料的广泛研究,为实现可循环、重量轻、强度高、高透光率、外表光泽度高、亦有耐腐蚀性,抗紫外线老化等性能,最后确定选用了PETG颗粒,通过3D打印制成ROOTS。