Matériaux multitâches dans la construction et l’architecture futures

Les installations sont souvent une partie pratiquement invisible d’un bâtiment. Des milliers de câbles, tuyaux, tubes et fils sont dissimulés derrière les plafonds, les planchers, les murs et les fondations. Les installations elles-mêmes sont cachées derrière des vides ou des taches inesthétiques sur les toits.

Future Buildings

Le dernier hommage a été la conception radicale du Centre Pompidou à Paris en 1977 par les architectes Richard Rogers et Renzo Piano, dans laquelle cette croyance a été illustrée en tournant le bâtiment à l’envers. La construction, les tuyaux, les canalisations, les conduits d’air et toutes les autres installations ont été visiblement montrés comme une ode à la technologie.

Le syndrome du bâtiment malade est une condition dans laquelle les symptômes physiques sont attribués à des systèmes de climatisation mal ou mal entretenus et à la présence de bactéries, de champignons et de virus. Cela a entraîné un renversement de la réflexion sur les bâtiments et a conduit à une nouvelle prise de conscience: ne pourrait-on pas ouvrir nos fenêtres à nouveau? L’installation de tuyaux pendant la construction ralentit les progrès et retarde l’achèvement intérieur, en plus de conduire à des coûts d’échec plus élevés.

Les installations sont de plus en plus importantes, mais si les tendances actuelles se poursuivent, nous devrions envisager d’autres solutions. La préfabrication complète et complète des composants est compliquée car il est difficile d’intégrer l’eau, l’électricité et les systèmes de chauffage dans les éléments préfabriqués, de sorte que le système entier doit être complété in situ. Un autre inconvénient est que l’installation doit être accessible pour la maintenance, ou en cas d’échec. Le résultat est laid, les plafonds modulaires et les planchers démontables. Ne serait-ce pas super si nous pouvions remplacer toute l’installation par des matériaux? Une peinture pour l’énergie, des étapes qui contrôlent la lumière, un sac de sel pour le refroidissement? Des matériaux multifonctionnels, intelligents et interactifs qui remplacent les fonctions de ces installations peuvent changer radicalement l’avenir des bâtiments, ce qui les rend plus efficaces et durables. Les matériaux absorbant le CO2, les régulateurs de température et les auto-nettoyants sont actuellement des tendances, mais ils seront la norme au cours d’une génération.

Des matériaux multifonctionnels, intelligents et interactifs qui remplacent les fonctions de ces installations peuvent changer radicalement l’avenir des bâtiments, ce qui les rend plus efficaces et durables.

De nombreuses innovations matérielles sont copiées de la nature. Mick Pearce ‘Council House 2’ à Melbourne économise 70 pour cent de son eau et 80 pour cent de son énergie en régulant la température en utilisant le refroidissement à l’eau et les matériaux de changement de phase (PCM). Brian Korgel, professeur de nanotechnologie, et son équipe ont produit un nano-cristal en cuivre, indium, gallium et sélénium. Ce matériau inorganique est dissous dans un liquide de sorte qu’il peut être appliqué sous forme de peinture avec une performance similaire aux cellules photovoltaïques. La couche mince signifie que le rendement est beaucoup plus faible, mais cela est compensé par l’utilisation de grandes surfaces. L’aérogel – également connu sous le nom de fumée congelée – est le plus faible densité du monde solide, avec 96% d’air.

L’isolation doit, bien sûr, être top-notch. L’aérogel est un bon exemple. C’est un solide avec une très faible densité, car il est d’environ 98 pour cent d’air, bien qu’il ait une structure solide, poreuse. La plupart des gels aéronautiques sont à base de silicium, mais il existe également des gels à base de métaux ou de composés carbonés. L’isolation est un élément chaud, bien sûr. Le spectacle Material Xperience comportait des exemples comme le «EcoCradle», une isolation durable faite de fibre d’aggloméré et de champignons.

Autoroutes et pistes de danse

Une autre façon innovante de générer de l’énergie est la cellule piézoélectrique. L’effet piézoélectrique est le phénomène que certains cristaux produisent de l’électricité sous l’influence de la pression, comme la flexion, et vice-versa: ils se déforment lorsqu’ils sont chargés électriquement.

L’électricité produite par les vibrations de six cents camions roulant sur la route toutes les heures pouvait alimenter quarante maisons. Sûrement cela signifie qu’un escalier de bureau bien utilisé devrait être en mesure d’allumer le lieu de travail?

Outre la production d’énergie avec la peinture solaire et piézoélectrique, le refroidissement avec des PCM, l’isolation avec des panneaux sous vide et des matériaux d’aérogel, d’autres matériaux peuvent prendre en charge les fonctions des installations. Un film optique lumineux de 3M avec une surface prismatique reflète plus de 98 pour cent de la lumière du soleil entrant et est en mesure de fournir de la lumière du jour à des espaces de stationnement souterrains ou des sous-sols à travers des «tuyaux de lumière». Le lavage des vitres n’est plus nécessaire si on applique un revêtement avec l’effet Lotus (Stolotusan) et que l’ombrage peut être contrôlé par le verre avec un effet photochromique.

Le verre de Sage de Saint Gobain en est un exemple. Le même principe pourrait colorer un toit et la façade noire pendant l’hiver et le blanc en été. Et un auvent peut être fait d’un matériau en mouvement: les surfaces bimétalliques qui se déforment sous la chaleur du soleil en raison de différents coefficients de dilatation peuvent incorporé dans la façade pour fonctionner comme un système ingénieux pour la régulation de la lumière du jour.

Ces exemples montrent tous que la chimie peut prendre le relais de la mécanique. La chimie intelligente des matériaux peut remplacer les systèmes mécaniques et peut être le fer de lance d’une voie complètement nouvelle et durable pour la construction et l’architecture.