با انواع مصالح هوشمند آشنا شوید

در این مطلب از خانه معماری قصد داریم شما عزیزان را با انواع مصالح هوشمند آشنا کنیم. با ما همراه باشید.

مصالح هوشمند و سازه های مدرن

امروزه و با پیشرفت تکنولوژی، ساختار سازه ها و ساختمان های مدرن طوری است که به پیرامون خود واکنش نشان می دهند. این به دلیل استفاده از مصالح هوشمند در ساخت سازه های جدید است که باعث می شود به راحتی با شرایط محیطی تطبیق یابند. رفتار این ساختمان ها، اکولوژیک بوده و سازگار با محیط هستند. زندگی آسان و هزینه های کم در چنین سازه هایی به راحتی امکان پذیر است. البته مراحل اولیه تهیه مصالح هوشمند و ساخت و ساز هزینه های زیادی را در بر دارد، ولی هزینه ها در طولانی مدت و به دلیل کاهش مصرف انرژی، بسیار پایین خواهد بود.

امروزه نوآوری ها و ایده پردازی های جدید، صنعت ساخت و ساز را بسیار تحت تاثیر قرار داده است و طیف گسترده ای از مصالح ساختمانی که از کارایی، مقاومت و طول عمر بالا برخوردار هستند، تولید شده و به بازار عرضه می شوند. با استفاده از این مصالح، سازندگان و معماران قادر به ساخت سازه های مقاوم، سازگار با محیط زیست و مقرون به صرفه هستند. امروزه با استفاده از این مصالح نوین، روش های قدیمی به تدریج در حال منسوخ شدن می باشند.

مصالح هوشمند و ویژگی های آن ها

مصالح هوشمند در معرض تغییرات فیزیکی و شیمیایی می توانند ویژگی های خود را تغییر دهند. یکی از ویژگی های بارز این مصالح، تغییرپذیری آن ها می باشد و همین ویژگی محبوبیت آن را افزایش داده است. مصالح هوشمند، تغییرات زیست محیطی را درک کرده و قادر به پردازش آن ها هستند. به همین دلیل می توانند در برابر تغییرات پیرامون خود واکنش نشان دهند. تغییرپذیری و تطبیق با پیرامون به مصالح هوشمند این امکان را می دهد تا قادر به تغییر رنگ، شکل ظاهری و خواص خود در واکنش به تاثیرات محیطی و سازگاری با آن ها باشند.

نکته جالب توجه این که، تغییرات رخ داده در مصالح هوشمند، برگشت پذیر و تکرارپذیر است و این مصالح به عنوان مصالحی انعطاف پذیر شناخته می شوند. نور خورشید، تغییرات دمایی، میدان های مغناطیسی، اختلاف فشار، ترکیب های شیمیایی و میدان الکتریکی به عنوان محرک هایی هستند که بر عملکرد مصالح هوشمند تاثیرگذار می باشند. واکنش این مصالح به هر یک از این محرک ها، متفاوت خواهد بود.

انواع مصالح هوشمند

مصالح ذخیره کننده انرژی، مصالح منعکس کننده نور

یکی از انواع مصالح هوشمند، مصالح ذخیره کننده انرژی است که عملکرد آن ها متفاوت و گوناگون است. این مصالح قابلیت برگشت پذیری دارند و انرژی را به شکل گرما، نور و الکتریسیته ذخیره می نمایند. مصالح ذخیره کننده انرژی که با عنوان مصالح تغییر حالت دهنده در معماری و ساختمان سازی نیز شناخته می شود، کاربردهای مختلفی از جمله واسطه تنظیم دما دارند. بدین ترتیب که سرما یا گرما را در خود ذخیره کرده و بدین وسیله دمای مکان مورد نظر را تنظیم می کند. این مصالح همچنین قابلیت تغییر حالت از جامد به مایع و برعکس را نیز دارند. بدین ترتیب که: با پیروی از خاصیت بلوری شدن قادر به تغییر شکل خود و آزاد کردن انرژی گرمایی ذخیره شده در درجه حرارت های بالا و تبدیل به جامد هستند. برای تبدیل شدن به مایع باید حرارت خود را حتی با ورود انرژی گرمایی ثابت نگه دارند.

مصالح منعکس کننده نور که با عنوان مصالح کروموژنیک معرفی و شناخته می شوند، یکی دیگر از انواع مصالح هوشمند هستند. این مصالح در برابر محرک هایی از قبیل: نور، دما، میدان الکتریکی و تزریق یون برانگیخته شده و تولید نور می کنند.بدین ترتیب که مولکول های این مصالح با جذب انرژی، آن را به صورت اشعه الکترومغناطیسی مرئی ساطع می کنند. میزان تغییرات این نوع مصالح هوشمند از انعکاس جزئی نور تا پخش کامل آن رخ می دهد. مصالح فتوکرومیک، الکتروکرومیک، هالوکرومیک و ترموکرومیک از جمله این مصالح هستند.

مصالح واکنش دهنده به دما، مصالح تغییر رنگ دهنده

واکنش مصالح واکنش دهنده به دما به صورت برگشت پذیر و در برابر تغییرات دمایی اطراف خود است. این مصالح به دو دسته تقسیم می شوند: برخی از آن ها دمای درون خود را با دمای محیط به واسطه پوسته بیرونی تطبیق می دهند و برخی دیگر گرمایش خود را با استفاده از یک میدان الکتریکی به صورت فعال از طریق تماس بروز می دهند. از این مصالح در سیستم های تهویه ساختمان استفاده می شود. برخی از این سیستم ها در دماهای مشخص با استفاده از باز و بسته شدن، هوای اتاق را تهویه می کنند و برخی دیگر وظیفه تهویه را در نمای ساختمان بر عهده دارند.

مصالح تغییر رنگ دهنده یکی دیگر از انواع مصالح هوشمند هستند که در برابر محرک های مختلف تغییر رنگ می دهند. تغییر رنگ این مصالح دائمی نیست و دوباره پس از مدتی به رنگ اولیه خود برمی گردند. نور یکی از محرک های اصلی بیشتر این مصالح است. محصولات الکتروکرومیک، فتوکرومیک و ترموکرومیک از جمله مصالح تغییر رنگ دهنده هستند. از این مصالح هوشمند در پوشش نمای ساختمان و معماری مورد استفاده قرار می گیرند و منجر به زیباسازی فضای اطراف می شوند.

مصالح تغییر دهنده مواد درونی

این مصالح هوشمند در دکوراسیون داخلی و نماسازی خارجی مورد استفاده قرار می گیرند و می توانند مواد درونی خود را تغییر دهند. این تغییر تحت تاثیر فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی، مواد درونی خود را به شکل جامد، مایع و گاز به شکل مولکول آزاد صورت می گیرد. خوب است بدانید حجم مصالح تغییر دهنده مواد درونی در معرض آب، گاز و بخار آب تغییر می کند. یکی از انواع مصالح تغییر دهنده مواد درونی، مصالح خود تمیز شونده است که به عنوان پوشش نمای ساختمان کاربرد دارند. جالب است بدانید این مصالح آلودگی را از سطح خود پاک می کنند. مصالح هوشمند با قابلیت تغییر مواد درونی به طور کلی برای ضد آب کردن نما، تمیز نمودن آن، افزایش کیفیت هوا در ساختمان، رفع آلودگی ها و جذب صوت مورد استفاده قرار می گیرد.

محصولات مصالح هوشمند

روکش های دیواری تصفیه هوا، صفحات خورشیدی

امروزه علاوه بر گیاهان و دستگاه های تصفیه کننده، محصولاتی از مصالح هوشمند تولید می شوند که با وجود آن ها دیگر به دستگاه های تصفیه الکتریکی نیازی نیست. یکی از انواع تصفیه کننده های محیط، رنگ است که بوی رنگ تازه و عوارضی از قبیل سردرد و تهوع را ندارد. مکانیزم این رنگ ها به گونه ای است که با جذب آلودگی های شیمیایی به خود و خنثی کردن آن ها، هوای داخل ساختمان را بهبود می بخشند. با استفاده از ترکیبات مولکولی غربالگر موجود در این رنگ ها، مواد سمی هوا از بین رفته و از عبور مولکول های سطحی و پراکنده شدن آن ها جلوگیری به عمل می آید.

صفحات خورشیدی یکی از محصولاتی است که از مصالح هوشمند تولید می شود. این صفحات در گذشته بسیار بزرگ بوده و انرژی ذخیره شده توسط آن ها اندک بود. امروزه ابعاد این صفحات خورشیدی کوچک تر و کارایی آن ها بیشتر شده است. یکی از موارد مهم کاربرد این محصولات در ساختمان های سبز است. خوب است بدانید برای یک خانه معمولی تعداد ۳۵۰ صفحه خورشیدی کافی است و هزینه های برق را تا 60 درصد کاهش می دهد.

خاک کوبیده، بلوک کاهی و چوب بامبو

یکی از متریال های هوشمند که برای ساخت کف و دیوارها در صنعت ساختمان سازی بسیار مورد استفاده قرار می گیرد، خاک کوبیده است. کف یا دیواری که از این نوع خاک ساخته می شود، نور خورشید را در طول روز جذب کرده و گرمای آن را در طول شب آزاد می کند. جالب است بدانید، دیوار بزرگ چین ساخته شده از خاک کوبیده است!

بلوک های کاهی تولید شده از پسماندهای کشاورزی هستند و بهترین گزینه برای جایگزینی چوب به شمار می روند. بلوک های کاهی ضخامت دیوارهای ساختمان را افزایش داده و مقاوم در برابر آتش هستند. از ویژگی های این متریال هوشمند، گرم شدن خانه در زمستان و خنک شدن آن در تابستان می باشد. چوب بامبو نیز یکی از جایگزین های ایده آل برای چوب طبیعی است و در معماری پایدار امروزی بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. شاید تا به امروز نمی دانستید که بامبو نوعی چمن است و در مقایسه با درختان، بسیار سریع تر رشد می کند و بین 25 تا 50 سال نیز طول عمر آن می باشد. از این رو جایگزین بسیار خوبی برای چوب طبیعی و بسیار مقرون بصرفه تر از چوب است و در حقیقت یکی از مصالح دوستدار محیط زیست نیز به شمار می رود.

پنل های عایق سازه ای و عایق های قارچی

پنل های عایق سازه ای یکی از بهترین مصالح ساختمانی هوشمند هستند که از پایداری و استحکام زیادی برخوردارند. همچنین کاهش انرژی در ساختمان را نیز به همراه دارند. این پنل ها به خوبی انرژی سرمایی و گرمایی را در خود ذخیره کرده و بدین ترتیب منجر به بهبود کیفیت هوا می شوند. عایق های قارچی از دیگر مصالح هوشمند هستند که از ریشه های قارچ تولید می شوند. جالب است بدانید مصالح ساختمانی که از این ریشه ها ساخته می شوند در برخی موارد محکم تر از بتن هستند. این مصالح به شکل صفحات ساخته شده با ریشه قارچ هستند که در بین فضای بیرونی و درونی قرار گرفته و دیوار را به شکل فوق العاده ای استحکام می بخشند. خوب است بدانید این مصالح در مقایسه با فایبرگلاس عایق بهتری می باشند.

نکته

یکی از محصولات جدیدی که در دسته مصالح هوشمند قرار دارد، شیشه هوشمند است که با استفاده از آن می توان میزان نور در خانه را تنظیم کرد. شیشه های هوشمند با محدود کردن نوع خاصی از امواج خورشید، از ورود آن ها به داخل ساختمان جلوگیری می کنند. این شیشه ها همچنین مانع از ورود اشعه های مضر به داخل ساختمان می شوند و امروزه در بسیاری از ساختمان های مدرن مورد استفاده قرار می گیرند.

جمع بندی نهایی

در این مطلب به معرفی مصالح هوشمند و محصولاتی که از این مصالح تولید می شوند پرداختیم و گفتیم که این مصالح نقش مهمی را در معماری پایدار ایفا می کنند. با استفاده از این مصالح می توان به راحتی به ساخت ساختمان های سبز بدون این که آسیب های زیادی به محیط زیست وارد شود، پرداخت. به طوری که تعداد ساختمان های سبز در سال 2018 در مقایسه با سال ۲۰۱۶ بیش از دو برابر رشد کرده است. با این حساب این تعداد در سال ۲۰۲۱ در حدود 13 درصد دیگر نیز افزایش خواهد داشت.