具有自我修復(fù)功能的人造骨材料和天然木材，很有可能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼筋和混凝土，成為未來(lái)的建筑結(jié)構(gòu)材料。目前，劍橋大學(xué)的科研人員正致力于天然材料在建筑中的開(kāi)發(fā)和利用，綠色環(huán)保的骨制和木制的摩天大樓離我們不遠(yuǎn)了！
目前，城市中大部分建筑物都以鋼筋和混凝土為基礎(chǔ)，但專(zhuān)家表示，未來(lái)建筑可能會(huì)依賴人造骨材料。隨著越來(lái)越多的人涌進(jìn)城市，開(kāi)發(fā)商們不得不考慮采用更加環(huán)保的方式擴(kuò)建城區(qū)。
本月初，英國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)顯示，未來(lái)25年內(nèi)英國(guó)人口將增加970萬(wàn)，這意味著英國(guó)需要在2039年以前建造容量比現(xiàn)在的倫敦還要大的城區(qū)，以容納新增人口。
科學(xué)家指出，像倫敦這樣的大城市迫切需要找尋其他方式解決人口不斷膨脹的問(wèn)題，同時(shí)還要合理控制碳排放。中心城區(qū)寸土如金，所以需要在有限的空間，利用可持續(xù)材料建造更高的大樓供人們居住。鋼筋和混凝土顯然難以勝任，但是可自我修復(fù)的人造骨材料卻有可能做到這一點(diǎn)。
生產(chǎn)鋼筋和混凝土帶來(lái)的碳排放占全球總量的十分之一，大大加劇了溫室效應(yīng)。材料必須在極高的溫度下進(jìn)行處理，消耗大量能源，才能成為合適的建筑材料。
劍橋大學(xué)工學(xué)院的Michelle Oyen博士指出：“我們能用鋼筋和混凝土建造各種樓房，這也并不代表非用鋼筋和混凝土不可。工程師喜歡從能源角度解決問(wèn)題，而大自然則喜歡利用信息解決問(wèn)題，這是兩種完全不同的方式。所有現(xiàn)存的建筑標(biāo)準(zhǔn)都是以鋼筋和混凝土為建筑材料而制定的，那么采用全新的建筑材料必須對(duì)整個(gè)行業(yè)重新思考。要想真正做出改變，重要的是考慮行業(yè)的發(fā)展?！?
雖然一些科學(xué)家試圖尋找更加節(jié)能環(huán)保的方式生產(chǎn)鋼筋和混凝土，但是Oyen還是希望采用更加天然的材料。她已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中成功研制出小型的人造骨和蛋殼樣品，將有可能用于建筑材料中。這些材料的制造過(guò)程在室溫下就可以進(jìn)行，消耗能源極少。
然而，探索的道路還很漫長(zhǎng)，我們可能要等很久才能住進(jìn)用人造骨和蛋殼建造的房子里。這些骨頭中，蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)元素含量的比例大致相當(dāng)，其中礦物質(zhì)提供足夠的硬度，而蛋白質(zhì)防止其斷裂。
雖然骨制材料會(huì)發(fā)生斷裂，但這并不常見(jiàn)，而且它有一個(gè)無(wú)數(shù)工程師都希望人造材料擁有的特殊技能——自我修復(fù)?？茖W(xué)家相信，將兩種材料結(jié)合在一起將會(huì)是一個(gè)有效的方案。在研制人造骨頭和蛋殼材料時(shí)，將礦物質(zhì)成分直接添加到膠原蛋白中，后者是動(dòng)物中含量最豐富的蛋白質(zhì)。
Oyen博士說(shuō)：“非常有趣的一點(diǎn)是，構(gòu)成骨頭的礦物質(zhì)可以在膠原蛋白上沉積，蛋殼可以在膠原蛋白的基礎(chǔ)上往外縱向擴(kuò)展。這兩種復(fù)合材料很有可能結(jié)合在一起形成一種超強(qiáng)的晶格型結(jié)構(gòu)，這正是我們想要研究的、科學(xué)有趣的地方?！?
來(lái)自劍橋大學(xué)建筑學(xué)院的Michael Ramage博士也相信天然的材料能夠更廣泛地用于建筑領(lǐng)域。他有幾項(xiàng)正在進(jìn)行的課題，研究木材在大型建筑中的用途，而木材正是最為古老的建筑材料之一。
Ramage博士最近與PLP建筑設(shè)計(jì)事務(wù)所以及工程師Smith和Wallwork合作，向倫敦市長(zhǎng)提交了一份80層300米高的木制摩天大樓的建造計(jì)劃。這項(xiàng)計(jì)劃一旦審核通過(guò)并加以實(shí)施，不僅可以在一百萬(wàn)平方英尺的土地上為超過(guò)1000人提供居住場(chǎng)所，還具有多功能的塔臺(tái)和中層平臺(tái)，這將成為倫敦市中心巴比肯藝術(shù)的一部分。
與其他天然材料一樣，采用木材作為建筑用材的最大好處是可再生，不像鋼筋和混凝土。Ramage博士也在研究木材的其他優(yōu)勢(shì)，比如成本低，改善施工周期等。他說(shuō)：“如果倫敦想要容納日益增長(zhǎng)的人口，必須要增加人口密度。一種方法是建造更高的樓，我們覺(jué)得人們會(huì)更喜歡用天然材料建造的高樓，而不是鋼筋和混凝土。但基本前提是，木材以及其他天然材料沒(méi)有被過(guò)分開(kāi)采，因?yàn)槲覀儾荒芡钢?。幾乎每一座歷史建筑，從國(guó)王學(xué)院教堂到英國(guó)議會(huì)大樓，都使用了大量的木材?！?
目前，世界上最高的木制建筑是在挪威卑爾根的一座14層公寓，但是Ramage博士預(yù)測(cè)，未來(lái)的城市將會(huì)是木制摩天大樓與鋼筋混凝土大樓并存的局面。
Ramage博士說(shuō):“采用木材作為建筑材料對(duì)環(huán)境非常有好處，而且城市可能會(huì)安靜許多，因?yàn)楹芏嗄静慕ㄖ紩?huì)提前造好，送到施工現(xiàn)場(chǎng)后只需要組裝，這樣所需的貨車(chē)數(shù)量大約只有混凝土建筑的五分之一。也就是說(shuō)，以前建造一座混凝土高樓需要五輛貨車(chē)，現(xiàn)在建造一座木制高樓只需要一輛就夠了。無(wú)論是在成本，環(huán)境，還是交通方面，木制建筑都展現(xiàn)出非常大的優(yōu)勢(shì)?！?
