Умные материалы обещают произвести революцию не только в сфере воздушной экологии, но также и в решении постоянной проблемы городского смога.
Дышите глубже
Уникальное свойство умных штукатурок, строительных смесей и бетона заключается в том, что в их составе присутствует диоксид титана, уменьшающий концентрацию в окружающем воздухе оксидов азота, оксидов серы, аммиака, диоксида углерода, летучих органических соединений (бензола, толуола, хлорсодержащих соединений, альдегидов, поликонденсированных ароматических соединений). Солнечные или искусственные лучи, воздействуя на диоксид титана, вызывают химическую реакцию, в результате которой разрушаются молекулы, загрязняющие атмосферу. Бактерии грязи не остаются на поверхности, превращаясь в легко смываемый водой или дождем материал.
Цемент, содержащий диоксид титана (под торговой маркой Bianco TX Millenium), использовался при строительстве церкви в Риме, (2003 г. ), Центра искусств и музыки в Шамбери, Франция (2000 г. ), школы в г. Мортара, Италия, (1999 г. ).
Эффективность применения цемента, содержащего диоксид титана, подтверждена результатами испытаний, проведенных в Милане. Раствор цемента с диоксидом титана был нанесен на поверхность дорожного покрытия площадью около 6 000 кв. м. Интенсивность дорожного движения составляла 1 200 транспортных единиц в час. Установлено, что в солнечный летний день при скорости ветра 0.7 м/с поверхностью раствора поглощалось до 50 % выбросов оксида азота. Эффективность раствора сохранялась через год после его нанесения на поверхность дорожного покрытия.
В ближайшее время шведская компания Skanska примет участие в проекте «Нанокрит», одной из целей которого является разработка бетона, способного эффективного очищать окружающую среду. Кроме того, Skanska хочет участвовать в строительстве бетонных стен в тоннелях и производить «умное» дорожное покрытие для использования в городах. 14 июня 2007 г. Skanska начала строительство первого экологичного дома «Лебедь» в Скандинавии.
Другой тип «умных материалов» – умные краски. Так, краска фирмы DYO для покрытия наружной части стен самоочищается под воздействием солнечного света. Кроме того, она является водоотталкивающей и «дышащей». А грунтовка на основе эмульсии DYO «Наносон» устойчива к возгоранию: при контакте с открытым огнем она взбухает, расширяется и препятствует проникновению тепла в основной нижний слой.
Краска DYO, предназначенная для внутренних работ, способна самоочищаться под воздействием искусственного света, а на ее поверхности не остается следов копоти и никотина.
Все под контролем
Помимо строительных материалов, которые очищают окружающую среду, разрабатываются материалы, которые способны давать информацию о зданиях (о трещинах, деформациях, температуре, вибрациях, движениях, могут также указывать места возгорания).
Так, компания Sumitomo приступила к разработке, так называемого, кибер-бетона, который может хранить информацию о себе: где, когда и как изготовлен, данные о прочности, качестве.
Общественный интерес к надежности сооружений повысился после скандала с участием строительной инспекции по технике безопасности, когда была обнаружена сфальсифицированная информация о защищенности строений от землетрясений в нескольких зданиях Токио и близлежащих регионов. С кибер-бетоном таких проблем не будет, он будет передавать информацию о реальном состоянии зданий. Профессор Иллинойского университета Чанг Лью, специалист в области вычислительной техники, вместе со своим аспирантом Джоном Инджелом изобрели «интеллектуальный» кирпич, содержащий терморезистор, двухосевой акселерометр, передатчик, антенну и блок питания. Этот пакет датчиков заключен в обычный глиняный кирпич. Устройство встраивается в стену и способно фиксировать температуру, движение или вибрацию окружающей кладки. Передача данных осуществляется беспроводным путем посредством радиоволн. С целью продления жизни батарей, питающих кирпич, трансляция сигнала будет осуществляться не постоянно (хотя возможно и обратное), а через определённые интервалы. Кроме того, возможна также подзарядка батарей непосредственно сквозь слой кирпича с помощью индукционной катушки, аналогично тому, как это делается с мобильными устройствами.
Исследователи британского университета в Ньюкасле, изобрели умную краску, которая благодаря частицам свинца может передавать сигналы о деформациях, сжатиях, трещинах задолго до их появления. Причем, сила электрического сигнала пропорциональна размерам трещин. На данном этапе технология производства этой краски проходит доработку.
Что в перспективе?
Некоторые умные материалы такие, как краски фирм DYO и STO AG уже поступают в продажу. Краски DYO – 5–6 долл. за литр; краски STO AG –от 20–25 долл. за литр. Что касается диоксида титана – основной составляющей умных покрытий – то цены на него колеблются от 4 до 15 долл. за 1 кг.
Разработка новых технологий, уменьшающих количество вредных выбросов, поддерживается Евросоюзом, вложившим в проект значительные средства (около 2.5 млрд. долл.).
Умные строительные материалы, которые отвечают за техническое состояние зданий, пока не встречаются в открытой продаже, но будут обязательно востребованными при современных темпах строительства и все возрастающей обеспокоенности людей за безопасность своей жизни.