10 fantastiska byggteknik som kan förändra världen

Effekterna av människor på jorden blir allt djupare varje dag. Vår energikonsumtion är högre än någonsin, och det blir bara värre. Befolkningen växer också, vilket sätter en dramatisk belastning på grundläggande resurser som utrymme, vatten och mat. Slutligen förändras miljön snabbt, vilket har lett till extremt väder som har haft en enorm effekt på städer runt om i världen.

För att ta itu med några av dessa problem görs innovativa förändringar i gammal byggteknik för att göra framtiden vacker, ren och (viktigast) livlig.

10 bambu städer

De flesta i väst tycker om bambu som ett dekorativt material. Men det är faktiskt en otrolig byggresurs. Bambu växer snabbt, starkare än stål och mer fjädrande än cement. Det är därför Penda, en arkitekturstudio i Peking, Kina, vill använda bambu som huvudämne för att bygga en hel stad.

Staden skulle vara hållbar, miljövänlig och billig. Byggnaderna skulle byggas genom att bambu stavar samman för att göra en X-gemensam och sedan binda dem tillsammans med repet. Med hjälp av denna teknik tror Penda att de kunde bygga en stad som skulle rymma 200 000 personer före 2023.

När en struktur är klar kan tillägg enkelt installeras både horisontellt och vertikalt. Dessutom kan ett rum eller till och med en hel struktur demonteras utan stor ansträngning, och eftersom det bara är bambu stavar och rep kan det återanvändas.

9 Diamond Nanothreads

Såvitt vi vet är diamanter de svåraste mineralerna som förekommer naturligt på jorden. I rätt form gör denna styrka diamanter till ett utmärkt byggmaterial.

På Penn State University har forskare skapat innovativa diamant nanotrådar som är 20.000 gånger tunnare än en sträng av mänskligt hår. Trots detta anses diamantnanotrådar vara det starkaste materialet på jorden (och möjligen i universum). Förutom att de är tunna och starka, är de otroligt lätta.

Forskarna kunde skapa dessa strängar av ultratunna diamanter genom att tillämpa alternerande tryckcykler för isolerade bensenmolekyler som var i flytande tillstånd. Detta skapade ringar av kolatomer som kom ihop i en ordnad kedja.

Dessa nanotrådar får inte användas i vardaglig konstruktion, men de kan användas i ambitiösa projekt, såsom kabeln för en rymdlyft, vilket kan leda till billigare rymdturism.

8 Airgel-isolering

Airgel är inte ett nytt material. Faktum är att den undersöktes på 1920-talet, med fynd på materialet som publicerades 1932. Det skapas genom att avlägsna vätska från gel och ersätta vätskan med gas. Genom att göra detta blir ämnet ultralättviktigt eftersom det är 90 procent luft. När den tillverkas i en filt, är det bra för isolering. Airgel har använts för att isolera rörledningar i industriområden, och det användes även på Mars Rover.

Ett företag som vill använda airgelteknik för hemisolering är Aspen Aerogels. De skapade en produkt som heter Spaceloft-filtar som är lätta att arbeta med eftersom de är så lätta och tunna. Trots sin lätta vikt har filtarna två till fyra gånger isolationsvärdet per tum i jämförelse med traditionell isolering av glasfiber eller skum.

Spaceloft filtar tillåter också att vattenånga passerar genom dem, och kanske mest imponerande, de är brandbeständiga. Även om hus som är inslagna i airgel-filtar inte kommer att vara brandsäkra som husen i Fahrenheit 451, denna typ av isolering skulle säkert minska antalet bostadsbränder.

Problemet är att airgel är mycket dyrare än traditionell isolering, även om det kommer att spara pengar på energiräkningar på lång sikt. Dessutom kan inte alla hus lättmonteras med materialet. Täcken fungerar bäst i äldre hem eller med nya hem som är speciellt konstruerade för att vara isolerade med airgel.

7 vägskrivare

https://www.youtube.com/watch?v=ifdA0kxP7lM

Det tar lång tid att bana en väg. I genomsnitt kan en arbetstagare bana 100 kvadratmeter per dag på traditionellt sätt. För att förkorta den processen är vägskrivare som tigerstenens beläggningsmaskin, som kan "skriva ut" 300 kvadratmeter kullerstensväg på en dag.

En annan är RPS RoadPrinter, som kan göra 500 kvadratmeter (5 300 ft) per dag. En till tre operatörer matar lösa tegelstenar in i maskinen. Därefter sorterar pusaren tegelstenen i ett mönster som en matta. Vid den tiden tar tyngdkraften över, och maskinen lägger ner tegelvägen. Därefter trycker en ångrullar tegelstenarna på plats.

Skrivarna är elektriskt drivna och har inte många rörliga delar, vilket gör dem enkla att använda och underhålla. Dessutom gör de inte mycket ljud, särskilt i jämförelse med traditionella metoder för beläggning av vägar.

Naturligtvis är den stora skillnaden mellan de flesta vägarna och de maskinskrivna de att maskinerna lägger tegel istället för asfalt. Tegelvägar är dock också bättre än asfalt eftersom de filtrerar vatten, expanderar när de är frysta och håller längre.

6 Cableless Multidirectional Elevators

Ett stort problem med stora infrastrukturer är hur man effektivt kan komma runt i dem. Människor kan bara gå så fort och hittills. Dessutom har varje hissaxel endast en hissbil. Om du någonsin varit tvungen att använda en hiss i en stor byggnad vet du att det ofta tar lång tid att få en bil.

Det tyska hissföretaget ThyssenKrupp letar efter dessa problem. I stället för att använda kablar, skulle deras föreslagna hiss använda magnetisk levitationsteknik. Detta skulle göra det möjligt för sina bilar att resa både vertikalt och horisontellt. Det skulle också tillåta mer än en bil per axel, vilket skulle sänka väntetiderna. Så det skulle vara mindre behov av flera hissdörrar.

Slutligen skulle de magnetiska hissarna använda mycket mindre energi, vilket gör dem bättre för miljön. I 2016 planerar ThyssenKrupp att testa det nya hissystemet i en byggnad på deras forskningslokal.

5 Solfärg

En av de största klagomålen om solpaneler är att de är stora, klumpiga ögonfransar som inte är tillräckligt kraftfulla. För att förändra det, producerar några forskare solceller som är så små och flexibla att de kan målas på ytor. Faktum är att ett team av forskare vid University of Alberta har skapat en spray-on-solcell med nanopartiklar av zink och fosfor.

Om varje husägare målade sitt tak med denna typ av solfärg kan det generera mer än tillräckligt med energi för huset och minska vårt beroende av fossila bränslen. Ingen eftermontering skulle behövas, vilket skulle minimera byggnadsarbetet. Solfärg är också mycket billigare att producera än traditionella solpaneler. De solceller som används i färgen är ännu inte effektiva, men forskarna arbetar för att lösa det problemet.

4 vertikala städer

Enligt prognoser från Förenta nationerna kommer det att finnas över 9,6 miljarder människor på jorden år 2050. Det är 2,3 miljarder fler människor än vi har idag. Det uppskattas också att 75 procent av världens befolkning kommer att bo i städer, vilket försvårar våra problem med bristen på utrymme i våra städer.

Ett sätt att övervinna problemet är att bygga vertikala städer. Det finns redan några föreslagna vertikala städer som ska byggas i Sahara, Förenade Arabemiraten (UAE) och Kina.

Dessa vertikala städer skulle vara gigantiska byggnader som skulle ge bostäder, arbetsplatser och shopping. Till exempel kommer det italienska företaget Luca Curci Architects att bygga en byggnad i UAE som har 189 nivåer. Det kommer att rymma 25 000 personer, tillsammans med affärer och företag. Eftersom människor inte skulle behöva lämna byggnaden skulle detta lösa rymdproblemet och minska boendeens kolspår.

Megastrukturerna skulle vara självbärande och gröna. Eftersom de är så stora kan solpaneler placeras i hela byggnaderna. De skulle också använda geotermisk energi och ha regnvattenuppsamling.

3 Smart Betong

https://www.youtube.com/watch?v=-iJP7DFt6AU

När ett område börjar översvämma finns det inte tillräckligt med platser för att vattnet ska rinna ut. Detta blir sämre i stadsområden eftersom det finns mindre jord att absorbera vattnet. För att minska översvämningen har brittiska företaget Tarmac skapat en asfaltprodukt som heter Topmix Permeable.

De flesta betong gör det möjligt för vatten att suga in i marken, men endast cirka 300 millimeter vatten tränger igenom i timmen. Topmix kan tillåta 36 000 millimeter vatten per timme, vilket är ca 3 300 liter (880 gal) per minut.

I stället för att använda sand som mest konkreta, gör Topmix sin produkt med bitar av krossad granit som är förpackade ihop. Vattnet avtar genom dessa granitstycken, där det kan absorberas i marken, dras till ett avloppssystem, eller samlas i en vattenreservat. Förutom att minska risken för översvämning, håller Topmix gatorna torrare, vilket gör dem säkrare. Vattnet kan också dirigeras till en behållare för återanvändning på vilket sätt som helst.

Problemet med permeabel betong är att den bara kan användas i områden där det inte blir för kallt. Kallt väder skulle göra betongen expandera, vilket skulle förstöra det. Det är också mycket dyrare att installera än traditionell betong, men städer kan spara pengar på lång sikt om produkten minskar översvämningen.

2 smarta tegelstenar

Bara genom att titta på Smart Bricks som utvecklats av Kite Bricks, kan du se att de inspirerades av Lego. Dessa byggstenar har knoppar på toppen, och de ansluter exakt som Lego-stycken gör. Smarta tegelstenar hålls på plats med hjälp av rebar, med bitar av olika former lagrade i konstruktionen.

I stället för att använda cement hålls tegelstenarna ihop med ett starkt dubbelhäftande lim. På insidan av byggnaden kan utbytbara paneler med mönster fästas på tegelstenarna. Dessa paneler skulle ta bort behovet av gips och målning. Det finns också bitar att bygga golv och tak. Blockerna är tomma, lämnar utrymme för isolering, rörledningar och elektriska ledningar.

Tegelarna skulle leda till bättre värmekontroll, större mångsidighet i byggandet och lägre byggkostnader på cirka 50 procent.

1 Robot Swarm Construction

För att utveckla innovativa metoder i byggvärlden vände sig Harvard-forskare till naturen för inspiration, specifikt termiter. Termiter kan bygga stora strukturer trots att de inte har någon central tillsyn. För detta gör termiter en smuts till den första byggplatsen. Om den platsen tas, flyttar de helt enkelt till nästa plats.

TERMES-projektet använder samma idé om svärmkonstruktion, men de använder små robotar. Dessa enkla, billiga dronor bygger strukturer genom att följa en initial design och lägga ett block i nästa lediga utrymme tills strukturen är klar. Det betyder att svärmen behöver lite ingripande från människor efter den ursprungliga designen.

Svärmen skulle vara idealiska för att bygga strukturer på farliga platser, som de i rymden eller under vattnet. De skulle också kunna göra menialt arbete som skulle vara ett slöseri med mänsklig tid. Eftersom de är självstyrda kan de bygga strukturer mer effektivt och effektivt än människor.