新技术推动建筑革新

    建筑只是为人们遮风避雨的庇护所吗？对于未来建筑而言，这只是最基本的功能。随着纳米技术、生物技术、机器人、3D打印等新科技融入建筑中，未来的房屋将会让人们大吃一惊——它们或可自我愈合、或能“呼吸”并产生能源、或能被快速打印出来、或耐得住强烈地震……可以说，随着科技的不断进步，现代人对居住环境的所有要求，都将在未来建筑中得以实现。

1、会“自我修复”的房子

    英国伦敦大学材料学教授马克·米奥多尼克预言，随着纳米技术的发展，能够自我修复“缺陷”损伤的建筑材料将在不久后问世。未来的建筑不但可以吸收太阳能发电，并且还能自我修复身上的“损伤”，这些智能建筑还可以根据气候变化自动打开和关闭窗户。

    目前，英国牛津大学和剑桥大学的科学家们正在研制一种特殊的半导体，它的分子能够“自我组织”成最佳结构来吸收太阳能，并将其转化成电荷。这种半导体将亲水性分子和厌水性分子组合在了一起，这两种分子的特性意味着它们“水火不容”，总想分开，但它们之间的分子链接却阻止它们分离，所以它们会自发地组成一种立体结构，从而能很好地吸收太阳能并转化为电能。英国科学家相信，这种能够自发组成最佳结构的半导体不仅可以用于制造太阳能电池，并且还能用作整幢建筑的外部材料，如果将来每个家庭的住宅外墙都能涂上这种“太阳能电池”材料，那么全球的能源问题将得到很大的解决。不过，对这种纳米材料的使用不仅限于发电，它还能让建筑“感觉”气候的冷暖变化并具有自我修复的能力，就像我们的身体细胞能够探测到烫伤、疼痛和裂口一样，未来的建筑也将具有这种如同人体细胞般感知和修复“自身损伤”的能力。

2、能“呼吸”的摩天大楼

    德国汉堡正在建造世界上第一座藻类发电建筑。这座建筑由西班牙Arup工程公司设计，其正面镶嵌的玻璃装有生物反应器，内有微藻类可产生热量。整座建筑隔热保温，隔离噪音。目前，这座建筑已安装了129台生物反应器，这些反应器由一个可收集太阳热量的能量管理中心控制。建筑正面可利用阳光发电，有机LED等元件可在夜间提供照明，让净能耗的人工照明成为一种可能。

    Arup公司还对2050年的城市建筑进行了预测——喷气动力机器人维修工、摩天农场和光电油漆都将用于未来的建筑，而这些现在都处在研发阶段。他们认为未来的摩天楼将是“活建筑”，由于外墙采用了光电油漆、风力涡轮机以及可产生生物燃料的藻类，未来的建筑产生的资源要超过消耗的资源。绿色空间将分布在整座建筑内，水资源系统将兼具回收再利用和过滤功能，可减少影响环境的污染物质。

    令人难以置信的是，他们认为未来建筑将成为类似大脑的智能建造系统的受益者，能够利用有关能源消耗、天气和居民需求的数据自动进行调节。未来的摩天大楼采用模块式设计，使用喷气动力的维修机械臂置换模块。这种模块式组件可以用于住宅或者商业建筑，也可用于食品生产设施，牧场、渔场或者蔬菜种植园。

    Arup公司未来建筑顾问约瑟夫·哈格拉夫指出：“未来的建筑将从被动的壳子变成具有适应能力以及能够对外界变化做出反应的生物——能够呼吸的活建筑将支撑城市的明天。”

3、3D打印房屋

    不要一砖一瓦，只要一台3D打印机，就能在24小时内“兴建”10间房？这是近日出现在我国上海的3D打印房屋。

    3D打印房屋的过程有些类似奶油裱花，由一个巨大的喷头不断喷出灰色的油墨，油墨呈“Z”字形排列，层层叠加，很快便可砌起一面高墙。之后，墙与墙之间还可用钢筋水泥进行二次“打印”灌注，连成一体。整个打印过程，只需要一张图纸、一台电脑和足够的“油墨”，就可以在24小时内打印出10幢200平方米的建筑。

    在3D打印房屋时，门窗的位置会预留出来，并且根据需要安装预埋件。打印墙体所用的油墨是一种特殊的材料——建筑垃圾，这些建筑垃圾通过处理、加工、分离，形成了3D打印建筑“油墨”的原材料。尽管这种“油墨”是一种经过特殊玻璃纤维强化处理的混凝土材料，其理论强度和使用年限大大高于钢筋混凝土，但其刚度和耐久性等综合性能还待验证。未来，这种空心墙体的结构可以大量应用在桥梁、简易工房、剧院等建筑中。

    用3D打印机来造房，可以说是世界各国建筑师的梦想。此前，俄罗斯曾建造一幢3D打印建筑，其原理是打印一个个像乐高积木一样的配件，然后通过组装做成建筑的墙体。荷兰则打印了名为莫比乌斯环的景观房建筑，这个建筑是通过用沙子和黏合剂的方式打印若干个模块进行组装的。

    也许在不远的未来，人们看中了哪栋建筑，或者喜欢哪套品牌家具，只要用照相机拍下来，将设计图纸输入电脑，很快就可不走样地打印出来。

4、抗震“智能屋”

    有数据显示，在地震中，95%以上的人身伤亡都因建筑物受损或倒塌所致，此时，人们的庇护所反而成了危及生命的“元凶”。为了对抗这种危害巨大的自然灾害，世界各国都积极研究抗震建筑。

    希腊是地震多发的国家，因而研究抗震的方法一直是当地科研人员的重要课题，新型“智能减震屋”就是最新研究成果。据研究人员介绍，这座“智能屋”的最大特色就是能够进行“自我保护和修复”。“智能屋”里安装了多种传感设备，即便是对最轻微的震动也会有所察觉，并可借助屋内设备减少甚至抵消地震带来的震动。“智能屋”采用的材料具有自动修复功能，一旦墙体在地震中出现裂缝，液态修补材料可以像胶水一样，粘住裂缝并迅速固化，从而防止房屋倒塌。室内传感器还能迅速感知到温度的变化。一旦室温瞬间升高到一定程度，传感器就会通过互联网或卫星信号，自动通知附近居民并向消防部门报警，从而降低地震引发火灾给人们带来的伤害。研究人员介绍说首个“智能屋”将在一周内搭建完毕，他们将在接下来的时间里对它的实用性进行检验。

    日本大京公司一座号称日本最高（地上55层、高185米）的公寓，使用了与美国纽约世界贸易中心相同的168根钢管的结构，确保了抗震强度。另外，该公寓还使用了刚性结构抗震体。如遇阪神大地震级别的地震发生时，柔性结构的建筑一般要摇动1米左右，而刚性结构建筑只摇动30厘米。日本的三井不动产公司在东京出售的一座免震结构公寓高达93米，这个建筑物的外围使用了新研制的高强度16积层橡胶，建筑物的中央部分也使用了由天然橡胶生产的积层橡胶。这样，在6级地震发生时，就可将建筑物的受力减少至二分之一。日本已向市场投放40栋这种建筑。