智慧材料“X檔案”

科技的日益進(jìn)步，智能化家居生活不再是人們的幻想。而要實現(xiàn)真正意義上的智能家居，不僅體現(xiàn)在建筑內(nèi)部弱電系統(tǒng)的應(yīng)用，還應(yīng)包括能源優(yōu)化系統(tǒng)、生態(tài)綠化系統(tǒng)、廢棄物管理與處置系統(tǒng)、水熱光氣聲環(huán)境優(yōu)化系統(tǒng)等。充分體現(xiàn)建筑與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系以及自身的穩(wěn)定性可持續(xù)性，充分體現(xiàn)綠色建筑節(jié)能建筑和生態(tài)建筑的思想內(nèi)容。要實現(xiàn)上述目標(biāo)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，這其中，基于智能建筑材料的開發(fā)應(yīng)用是非常重要的一方面。

我們通常所說的智能控制主要包括室內(nèi)溫濕度自動調(diào)節(jié)、光調(diào)節(jié)、智能節(jié)能、物聯(lián)網(wǎng)、智能音視頻、節(jié)能等內(nèi)容系統(tǒng)；智能安防主要包括身份識別、智能鎖、監(jiān)控系統(tǒng)等。而聰明的房子，未來的生活，都離不開智能材料在相生環(huán)境中的作用，也是連接智能產(chǎn)品或智能系統(tǒng)的紐帶。

智能材料在建筑中的應(yīng)用廣泛，結(jié)構(gòu)型智能建筑材料可對建筑結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行預(yù)先的檢測和預(yù)報，不僅大大減少結(jié)構(gòu)維護(hù)費(fèi)用，更重要的是可避免由于結(jié)構(gòu)破壞而造成的嚴(yán)重危害。建設(shè)部建筑智能化技術(shù)專家委員會主任委員張文才先生說“安全，舒適，宜居，才是智能化家居的初衷”。

【部分材料正在普及】

控溫調(diào)濕是我們居住環(huán)境的智能體現(xiàn)，也是目前許多商家和地產(chǎn)開發(fā)商正在普及的。在采訪南京高旭建材有限公司的高級工程師何先生時，他以建筑中的功能元素之一濕度調(diào)節(jié)為例，闡述智能材料的優(yōu)勢?！叭羰褂卯?dāng)前的智能建筑技術(shù)，需要通過HVAC（Heating Ventilating and Air Conditioning） 系統(tǒng)實現(xiàn)，能耗很大。”而一些建筑材料本身具有調(diào)節(jié)濕度的功能，可以充分加以利用。傳統(tǒng)材料中比如木材的平衡含水率作用、石膏的“呼吸”作用，這二者都可隨空氣濕度的變化吸收或放出水分，但新開發(fā)的某些智能材料其調(diào)濕作用更明顯”。也就是說用智能材料會比傳統(tǒng)材料省時省財，節(jié)能實用。

TIM材料（保溫隔熱透明外墻）和電泳玻璃

鑫山幕墻的總工程設(shè)計師李樹兵先生以意大利米蘭設(shè)計師Ennio Arosio設(shè)計的玻璃房子為例，材料都是由高度透明的、超高強(qiáng)度的玻璃構(gòu)成，其玻璃厚度6—7毫米，可在冬季特別的加熱，這其中便使用到了TIM材料（保溫隔熱透明外墻）和電泳玻璃。電泳玻璃是在雙層玻璃面上有透明的導(dǎo)電涂層，中間充滿懸浮液。當(dāng)通電時，懸浮液中的黑色針狀懸浮顆粒產(chǎn)生定向排列，改變透明度；根據(jù)電壓大小也可連續(xù)調(diào)光。

特點：像這種在玻璃房子的設(shè)計是一種完全公開的、有悖于常人所習(xí)慣的、沒有任何遮掩束縛的家庭生活。與傳統(tǒng)墻體材料相比卻更能充分保證保暖、物理安全。恰如其分地使用好智能材料，是智能化家居的根本；使人過上一種回歸自然的生活，也應(yīng)該是未來人們期望倡導(dǎo)的生活方式。

X提示：依托電等媒介，雖然強(qiáng)度高，但如果出現(xiàn)破損情況，會漏電，存在一定程度上的安全隱患。此外，造價高，施工輔料價格高，也是商家頭疼的問題。

感光乳膠漆

家居中常用的乳膠劑也該更新?lián)Q代，如今智能可調(diào)光乳膠漆由德國研究正式問世，這種乳膠漆是在組分中加入“可逆變光劑”、“復(fù)合高分子穩(wěn)定劑”等符合材料，使產(chǎn)品可自動調(diào)節(jié)光亮度自動適應(yīng)環(huán)境。

特點：很多的資料中提到智能家居中的光線可調(diào)特點，大部分歸功于電子科技的應(yīng)用，卻往往忽略涂料的智能感應(yīng)也起到了至關(guān)重要的作用，智能不僅依靠電子科技的能耗達(dá)到所需要的效果。

X提示：價格高，普通家居中對產(chǎn)品的認(rèn)識往往停留在傳統(tǒng)產(chǎn)品上。

露珠仙外墻涂料

一個聰明的家從內(nèi)到外智慧組成，外部也有其獨(dú)特的智能清潔方法。德國波恩大學(xué)的Barthlott博士多年從事荷葉效應(yīng)的生物研究，以他為主研發(fā)的露珠仙外墻涂料，仿生荷葉葉面微結(jié)構(gòu)，利用荷葉效應(yīng)產(chǎn)生自清潔效果，通過放大7000倍的顯微鏡可以看到荷葉使水和塵埃在其表面的接觸面積減少了90%多，水被排除得幾乎毫無殘留，并帶走了每一顆附在水中的塵埃顆粒。同樣，在放大到7000倍的顯微鏡下，露珠仙也具備了這一特性。

特點：據(jù)悉，“露珠仙”已來到中國市場，青島化工部海洋涂料研究所相關(guān)研究人員表示，高性能水性防污涂料正是受到了露珠仙外墻涂料的啟發(fā)，新型的涂料將給使用者帶來更好更多的選擇，更人性化，建筑的后期維護(hù)成本將會大大減少。

X提示：產(chǎn)品初進(jìn)中國，產(chǎn)品技術(shù)在符合中國市場中會有所調(diào)動，成本造價過高。設(shè)計師在建筑設(shè)計時往往忽略這種新技術(shù)的應(yīng)用，市場接受度比較低。

聚能發(fā)光石英石

蓄能發(fā)光石材又稱為光致光超長余暉蓄光材料。經(jīng)驗側(cè)無任何放射元素，非夜光劑添加，無電源自發(fā)光材料，該材料主動吸蓄太陽光、燈光、紫外光、雜散光等可見光5-10分鐘后，就可在黑暗中持續(xù)發(fā)光12小時以上，并且無限次循環(huán)發(fā)光，可根據(jù)實際需要，使其發(fā)出紅綠藍(lán)黃紫，等多種炫麗光色。

特點：無輻射、無污染的綠色新型的建材產(chǎn)品。具備天然石材的外觀和性能，又具備夜間發(fā)光的特殊裝飾效果。改掉以往燈光裝飾與石材各占一角各主其事的局面，使二者有機(jī)的結(jié)合到一起，給建筑物增添藝術(shù)情調(diào)及靚麗效果。不僅體現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的理念，更充分展示出城市的低炭生活和對美的追求與享受。

X提示：雖然施工方面與普通石材并無兩異，但成本造價比傳統(tǒng)石板材造價要高出一倍。目前國內(nèi)擁有此技術(shù)及實力的商家尚為少數(shù)，在市場競爭方面可以說獨(dú)占鰲頭。

電介彈性復(fù)合材料

電介彈性復(fù)合材料（Dielectric Elastomer），簡稱DE，屬于電活性聚合物（Electroactive polymers）EAP之一種，能在直流電場作用下產(chǎn)生極大的應(yīng)變和彈性能。電介彈性復(fù)合材料在建筑上的應(yīng)用還處于概念研究階段。

特點：2011年紐約建筑師德科雅頓（Decker Yeadon）提出了自穩(wěn)定立面（Homeostatic Facade）的幕墻原型方案，旨在創(chuàng)造一個低能耗的、自動調(diào)節(jié)太陽熱量和采光的高層幕墻體系該系統(tǒng)的優(yōu)點是具實時應(yīng)變性，建筑隨時間更替可產(chǎn)生不同的美學(xué)效應(yīng)，而且這樣的實時條件只以加載電流為前提，材料本身既是遮陽系統(tǒng)又是驅(qū)動器，所有變化都在局部內(nèi)完成。如果建筑立面為曲面，就會產(chǎn)生統(tǒng)一系統(tǒng)不同變化的美學(xué)效果。

X提示：由于采用不規(guī)則圖案的方式，采光效果未必能達(dá)到均勻和舒適，而以全覆蓋的方式應(yīng)用在大型項目中時，造價控制成為難以克服的問題，另外和外遮陽系統(tǒng)比較，在熱帶地區(qū)溫度過高的問題仍然不易解決。

【新變革亟待發(fā)展】

除了內(nèi)外部顯而易見的建材，家居中為保障智能化產(chǎn)品正常運(yùn)作，提升生活質(zhì)量，不得不在優(yōu)化通訊方面下足功夫。根據(jù)專業(yè)人士的介紹，目前智能化家居的樣板中會使用電磁屏蔽混凝土，這種通過摻入金屬粉末導(dǎo)電纖維等形成的低電阻導(dǎo)體材料，能在提高混凝土結(jié)構(gòu)性能的同時，能夠屏蔽和吸收電磁波，降低電磁輻射污染，提高室內(nèi)電視影像和通訊質(zhì)量。根據(jù)南京高旭建材有限公司的有關(guān)人員介紹，目前這種混凝土還暫時處于試用階段，還打不到要普及的程度，一來是成本相對要高一些，二來是建筑設(shè)計的意識還沒有顧及到。

上海匯博新型建材研究所盧工介紹，建筑電活性聚合物在建筑上的應(yīng)用還停留在實驗室和概念階段，2010年底蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)（ETHZ）的建筑系和瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)實驗室的聯(lián)合研究項目，形變（Shape shift）——走向軟質(zhì)建筑，研究了如何應(yīng)用EAP來構(gòu)建一個可動態(tài)地適應(yīng)外部環(huán)境的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

智能材料的研究成果涉及信息科學(xué)、電子科學(xué)、生命科學(xué)、海洋科學(xué)和軟件科學(xué)技術(shù)等各個領(lǐng)域，這將對新階段中科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到巨大的推動作用。時至今日，能源和材料已成為人類生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，決定著人類文明的發(fā)展方向。開發(fā)綠色能源，發(fā)明新型材料，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會已迫在眉睫。

智能材料是前沿科技與材料學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，是結(jié)合數(shù)字化設(shè)計和快速成型技術(shù)，它的出現(xiàn)是材料領(lǐng)域的一次飛躍，將帶來一場建筑設(shè)計的新革命，研究和開發(fā)的過程中都孕育著新的理論和技術(shù)，推動建筑朝著更加智能的方向發(fā)展，讓未來的人類都擁有聰明的家。