انواع مصالح هوشمند

ساختمان های مدرن به گونه ای بنا می شوند که نسبت به پیرامون خود واکنش نشان می دهند و به دلیل استفاده از مصالح هوشمند در ساخت آن ها با شرایط محیطی تطبیق پیدا می کنند. در واقع می توان گفت این ساختمان ها رفتاری اکولوژیک داشته و با محیط سازگار هستند.

زندگی در چنین مکان هایی آسایش و راحتی را برای ساکنین به ارمغان می آورد و از نظر اقتصادی هزینه های ناچیزی در بر خواهد داشت. هر چند تهیه مصالح هوشمند و ساخت یک خانه در مراحل اولیه هزینه بردار است، اما در طولانی مدت به علت کاهش مصرف انرژی، هزینه های قبوض نیز پایین می آید.

در حال حاضر صنعت ساختمان تحت تاثیر نوآوری ها و ایده پردازی های جدید قرار دارد و طیف وسیعی از مصالح ساختمانی با کارایی، مقاومت و طول عمر بالا به بازار عرضه و در اختیار مصرف کنندگان قرار می گیرد.

مهندسین و معماران ساختمانی با استفاده از این مصالح می توانند ساختمانی مقاوم، سازگار با محیط زیست و مقرون به صرفه بسازند و به جای روش های قدیمی، روش های نوین و مصالح هوشمند را برای ساخت و ساز انتخاب نمایند.

در ادامه این نوشته از ساختمانچی به بررسی مصالح هوشمند و ویژگی های آن ها می پردازیم. تا انتها با ما همراه باشید.

ویژگی های مصالح هوشمند

مصالح هوشمند در صورت قرار گرفتن در معرض تغییرات فیزیکی و شیمیایی قادر یه تغییر ویژگی های خود هستند. در واقع خاصیت تغییرپذیری یکی از مزایای بارز این مصالح است که باعث می شود افراد زیادی نسبت به آن ها تمایل پیدا کنند.

مصالح هوشمند قادر به درک تغییرات زیست محیطی و پردازش آن ها هستند و در برابر این رویدادها از خود واکنش نشان می دهند. ویژگی هایی نظیر تغییرپذیری و تطبیق با پیرامون این امکان را برای مصالح هوشمند فراهم می کند تا بتوانند رنگ، شکل ظاهری و خواص خود را در واکنش به تاثیرات محیطی تغییر دهند و با آن ها سازگار شوند.

تغییراتی که در این نوع مصالح اتفاق می افتند قابل برگشت و تکرارپذیر هستند، از این رو انعطاف پذیری را می توان از دیگر مزایای مصالح هوشمند برشمرد.

از جمله محرک هایی که بر عملکرد این مصالح اثرگذار هستند نور خورشید، تغییرات دمایی، میدان های مغناطیسی، اختلاف فشار، ترکیب های شیمیایی و میدان الکتریکی می باشند که هر کدام منجر به واکنشی متفاوت می گردند.

انواع مصالح هوشمند

مصالح ذخیره کننده انرژی

همانطور که از نام این مصالح پیداست، آن ها قادر به ذخیره انرژی هستند. مصالح ذخیره کننده انرژی به روش های مختلف عمل می کنند و از قابلیت برگشت پذیری برخوردار می باشند. برای مثال انرژی را به شکل گرما، نور و الکتریسیته ذخیره می سازند.

این مصالح به مصالح تغییر حالت دهنده در معماری و ساختمان سازی معروف هستند و می توان از آن ها برای کاربردهای مختلف استفاده نمود.

یکی از کاربردهای مصالح ذخیره کننده انرژی استفاده از آن ها به عنوان واسطه تنظیم دما است، بدین صورت که با ذخیره سرما یا گرما در نهان خود، قادر به تنظیم دمای مکان مورد نظر هستند.

علاوه بر آن می توانند از حالت جامد به مایع و برعکس تغییر حالت دهند. آن ها با پیروی از خاصیت بلوری‌شدن شکل خود را تغییر می دهند و انرژی گرمایی آن ها در درجه حرارت های بالا را آزاد می نمایند و به جامد تبدیل می شوند. برعکس هنگام تبدیل شدن به مایع، حرارت خود را حتی با ورود انرژی گرمایی ثابت نگه می دارند.

مصالح منعکس کننده نور یا کروموژنیک

مصالح کروموژنیک به مصالحی اطلاق می شود که در برابر محرک هایی نظیر نور، دما، میدان الکتریکی و تزریق یون برانگیخته می شوند و نور تولید می کنند. در واقع مولکول های آن ها انرژی را به صورت اشعه الکترومغناطیسی مرئی ساطع می نمایند.

میزان تغییر این مصالح از انعکاس جزئی نور تا پخش کامل آن اتفاق می افتد. از جمله مصالح هوشمند ساتع کننده نور می توان به مصالح فتوکرومیک، الکتروکرومیک، هالوکرومیک و ترموکرومیک اشاره نمود.

مصالح واکنش دهنده به دما

این مصالح به صورت برگشت پذیر در برابر تغییرات دمایی اطراف خود واکنش نشان می دهند. گاهی برخی از مصالح به واسطه پوسته بیرونی، دمای درون خود را با دمای محیط تطبیق می دهند و برخی دیگر با استفاده از یک میدان الکتریکی گرمایش خود را به صورت فعال از طریق تماس بروز می دهند.

از جمله کاربردهای این مصالح استفاده از آن ها در سیستم های تهویه ساختمان است. برای مثال برخی از این سیستم ها در دماهای مشخص با باز و بسته شدن منجر به تهویه هوای اتاق می شوند، برخی دیگر در نمای ساختمان برای تهویه استفاده می شوند.

مصالح تغییر رنگ دهنده

مصالح تغییر رنگ دهنده به مصالحی اطلاق می شود که در برابر محرک های مختلف دچار تغییر رنگ می شوند. عملکرد این مصالح به صورت بازگشت پذیر است و پس از تغییر رنگ می توانند دو مرتبه به رنگ اولیه خود بازگردند.

بیشتر این مصالح وقتی در معرض نور قرار می گیرند رنگ خود را تغییر می دهند. از جمله این مصالح می توان به محصولات الكتروكرومیک، فتوكرومیک و ترموكرومیک اشاره نمود.

این مصالح هوشمند جایگاه ویژه ای در پوشش نمای ساختمان و معماری به خود اختصاص می دهند و از نظر زیبایی شناسی کاربرد فراوانی دارند.

مصالح تغییر دهنده مواد درونی

مصالح تغییر دهنده مواد درونی هم در دکوراسیون داخلی و هم در نمای خارجی ساختمان مورد استفاده قرار می گیرند.

مواد و مصالحی که قادر به تغییر مواد درونی خود هستند تحت تاثیر فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی، مواد درونی خود را به شکل جامد، مایع و گاز به شکل مولکول آزاد می کنند. این مصالح اگر در برابر آب، گاز و بخار آب قرار گیرند دچار تغییر حجم می شوند.

مصالح خود تمیز شونده که به عنوان پوشش نمای ساختمان استفاده می شوند جزء این نوع مصالح هوشمند هستند و خود به خود آلودگی را از سطح خود پاک می کنند.

از مصالح هوشمند با قابلیت تغییر مواد درونی برای ضد آب کردن نما و تمیز کردن آن، افزایش کیفیت هوا در ساختمان، رفع آلودگی ها و جذب صوت استفاده می گردد.

معرفی مصالح هوشمند

روکش های دیواری تصفیه هوا

شاید شما فکر کنید که تصفیه هوا تنها نیازمند گیاهان و دستگاه های تصفیه کننده می باشد؛ اما امروزه مصالحی وجود دارند که نیاز شما را به دستگاه های تصفیه الکتریکی از بین می برد.

رنگ تصفیه کننده محیط یکی از این مصالح می باشد که بوی رنگ تازه را ندارد و سبب سردرد و تهوع نمی شود. این رنگ ها آلودگی های شیمیایی را به خود جذب می کند و با خنثی کردن این آلودگی ها، سبب بهبود هوای داخل ساختمان می شوند.

ترکیبات مولکولی غربالگر در این رنگ ها، مواد سمی هوا را از بین می برد و مانع از عبور مولکول های سطحی و پراکندگی آن ها می شود.

صفحات خورشیدی

در گذشته صفحات خورشیدی بسیار بزرگ بودند و انرژی کمی را ذخیره می کردند. اما امروزه با کوچک شدن ابعاد و بیشتر شدن کارایی، به بخش ایده آلی در ساختمان های سبز تبدیل شدند.

350 صفحه خورشیدی معمولا برای یک خانه کافی می باشد و سبب کاهش 40 تا 60 درصدی هزینه های برق می شود.

خاک کوبیده

خاک کوبیده از جمله متریال هوشمند است که در ساختمان سازی برای ساخت کف و دیوارها استفاده می شود. کف یا دیوار ساخته‌شده با این خاک در طول روز نور خورشید را جذب می کند و در طول شب گرمای آن را آزاد می نماید. از نمونه های معروف استفاده از این نوع خاک، دیوار چین می باشد.

بلوک کاهی

بلوک های کاهی از پسماندهای کشاورزی تولید می شوند و امروزه جایگزین مناسبی برای چوب می باشند. این بلوک ها سبب می شوند تا دیوارهای ساختمان ضخامت بیشتری داشته باشد. این بلوک ها در برابر آتش مقاوم اند و سبب گرم شدن خانه در زمستان و خنک شدن آن در تابستان می شوند.

چوب بامبو

در معماری پایدار امروزی، چوب بامبو می تواند جایگزین مناسبی برای چوب طبیعی باشد. بامبو در واقع نوعی چمن است و رشد بسیار سریع تری نسبت به درختان دارد.

رشد بامبو در سه سال معادل رشد یک درخت در حدود 25 تا 50 سال می باشد، به همین دلیل استفاده از بامبو بسیار مقرون بصرفه تر بوده و سبب کاهش قطع درختان و آسیب به محیط زیست می شود.

سقف سبز

سقف سبز هوشمند یا بام سبز هوشمند به سیستمی گفته می‌شود که در آن پوشش گیاهی بر روی سقف ساختمان‌ها ایجاد شده و این سیستم با استفاده از فناوری‌های هوشمند، بهینه‌سازی و کنترل می‌شود. این نوع سقف‌ها نسبت به سقف‌های سبز سنتی، قابلیت‌های بیشتری داشته و با استفاده از سنسورها، نرم‌افزارها و سیستم‌های آبیاری خودکار، عملکرد بهتری دارند.

پنل های عایق سازه ای

از بهترین مصالح ساختمانی هوشمند می توان به پنل های عایق سازه ای اشاره کرد. این پنل ها پایداری و استحکام زیادی دارند و سبب کاهش انرژی در ساختمان می شوند.

پنل های عایق سازه ای انرژی سرمایی و گرمایی را به خوبی در خود ذخیره می کنند و سبب بهبود کیفیت هوا می شوند.

عایق های قارچی

امروزه از ریشه های قارچ می توان به منظور تهیه مصالح ساختمانی استفاده کرد. مصالح ساخته‌شده با این ریشه ها می توانند حتی از بتن نیز محکم تر باشند.

صفحات ساخته‌شده با ریشه قارچ، بین فضای بیرونی و درونی قرار می گیرند و سبب استحکام فوق العاده دیوار می شوند. همچنین این مصالح عایق بهتری نسبت به فایبرگلاس می باشند.

بیوکامپوزیت ها

بیو کامپوزیت یا کامپوزیت زیستی به موادی گفته می‌شود که از ترکیب یک ماتریس (مانند رزین) و الیاف طبیعی (مانند چوب، کنف، بامبو و …) ساخته شده‌اند. این مواد به دلیل خواص منحصر به فردی که دارند، در سال‌های اخیر توجه بسیاری از دانشمندان و مهندسان را به خود جلب کرده‌اند.

با توجه به مزایای فراوان و اهمیت پایداری محیط زیست، انتظار می‌رود که استفاده از بیو کامپوزیت‌ها در آینده بیشتر شود. تحقیقات گسترده‌ای برای بهبود خواص مکانیکی، افزایش پایداری و کاهش هزینه تولید این مواد در حال انجام است.

روکش پوستی

روکش پوستی هوشمند یک فناوری نوظهور است که به طور فزاینده‌ای در حوزه پزشکی، مهندسی و حتی مد مورد توجه قرار گرفته است. این روکش‌ها، لایه‌های نازک و انعطاف‌پذیری هستند که بر روی پوست قرار می‌گیرند و قادر به انجام طیف وسیعی از عملکردها هستند.

شیشه هوشمند

شیشه های هوشمند سبب تنظیم میزان نور در خانه می شوند. این شیشه ها نوع خاصی از امواج خورشید را محدود می کنند و اجازه ورود به داخل ساختمان را به آن ها نمی دهند. همچنین شیشه های هوشمند از ورود اشعه های مضر به داخل خانه جلوگیری می کنند.

کلام پایانی

آنچه که در این نوشته به بیان آن پرداختیم، معرفی مصالح هوشمند می باشد. امروزه مصالح ساختمانی هوشمند در معماری پایدار نقش بسیار ارزشمندی پیدا کرده اند. دغدغه معماران امروزی در واقع ساخت ساختمان های سبز می باشد که سبب می شود آسیب های وارده به محیط زیست تا حد زیادی کم شود.

تعداد ساختمان های سبز در سال 2016 تنها 16 درصد بود و این مقدار در سال 2018 به 32 درصد رسید. معماران در تلاش اند تا در سال 2021 این عدد را به 45 درصد برسانند.

امیدواریم این نوشته توانسته باشد اطلاعات مورد نیاز شما کاربران را به خوبی فراهم کرده باشد. اهالی ساختمانچی منتظر نقطه نظرات شما در مورد این مطلب می باشند.