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智能材料助力智慧建筑智能化发展。

发布日期:2023-04-27 阅读次数:1023

智能材料是什么?

与传统材料相比,智能材料是近年来出现的创新材料,可以给许多行业带来好处。智能材料的其它名称包括智能材料、自适应材料和活性材料。与几个世纪以来在建筑等领域使用的传统材料相比,智能材料的主要区别在于它们对环境变化和输入的响应能力。输入可包括机械应变、磁场或电场变化、温度和pH值、光和湿度。

智能材料根据其响应的输入类型和输出类型进行分类。这些材料包括形状记忆合金、磁性伸缩材料、压电材料、电流变流体和电致变色材料。他们中的许多人在过去的几十年里发展起来。

智能材料助力智慧建筑智能化发展

智能材料在建筑中的应用。

由于21世纪建筑业面临的主要挑战,人们对智能材料的兴趣在过去的十年里不断增加。目前,在几个创新研究领域生产新材料,在不久的将来,这些材料可能会从根本上改变建筑的建造方式。

与传统混凝土相比,智能混凝土是混凝土和碳纤维的复合材料,它能检测微小的结构缺陷,并具有较高的强度。该材料的电导性能在加载和卸载过程中会发生变化,从而提高其电导性能。

智能化混凝土已经被探索用于电磁屏蔽和道路应用,它可以作为智能交通传感器来监测人行道上的车辆流量和数量。另外,智能化混凝土还可以用于高速公路等基础设施,通过通电融化积雪。

智能材料已经应用于建筑健康监测、振动控制、安全和降噪等领域。用于提高居民和资产的效率和舒适度。嵌入式光纤已被探索用于海洋和铁路运输的应变监测。

超弹性智能材料可用作修复混凝土裂缝的加固元件。桥梁、海上石油钻井平台等关键基础设施可采用嵌入式光纤和智能材料,监测问题区域,保证结构完整性。

这些创新材料可以用来建造智能桥梁,因为它们可以避免振动和环境压力(如风或地震)的最坏影响,所以只需要更少的维护。在这些建筑中,反应可以得到更好的监控和评估。

智能材料所面临的主要挑战。

尽管这是建筑行业一个令人兴奋的创新领域,但在智能材料的广泛使用得到充分实现之前,前面的道路上还存在着许多挑战。在建设成本、政府政策、维护、审批时间、系统优化、缺乏共识、代表行业主要参与者不愿充分发挥智能材料潜力等方面存在一些障碍。

近年来,对智能建筑的定义进行了几项研究,揭示了对这一定义应该是什么缺乏共识。缺乏影响智能建筑范围的具体标准。新材料、技术和方法的使用增加了智能建筑项目的复杂性。因此,这将导致更高的成本和更大的培训需求。另外,由于智能建筑的独特性和特性,设计可能需要改变。它还包括在项目设计过程中可能出现的不可预测的情况。

用户期望也与建筑元素设计有关。这些期望,如舒适、安全、健康、环境问题和好处,都需要在项目设计过程中进行管理。此外,投资回报率和成本最小化等所有者的需求也必须考虑在内。

由于各种因素,智能建筑项目的成本可能远远高于传统建筑,尽管一旦安装,智能系统和材料可以提供潜在的长期成本节约。为了保证最佳的成本效益,有必要平衡这些成本。

从2022年开始,研究发现,政府政策是使用智能材料和建造智能建筑的主要障碍。由于其固有的官僚主义,监管体系并不以促进创新和竞争而闻名,有时会以相对缓慢的速度发展。

智慧城市与智能建筑的概念有关,它汇集了许多工业4.0技术和新的思维方式,以形成一个高效的城市地区,改善居民的生活。为了充分实现智慧城市的概念,政府政策必须集中在不断变化的智能基础设施管理领域,这在一些关键方面仍然缺乏。在很大程度上,智能建筑是在没有必要的智能基础设施的情况下建造的,这限制了该地区的潜力。此外,建筑行业对改变传统工作方式的抵制并不以广泛的培育和创新而闻名。可见,要想在全球范围内应用智能材料,必须克服许多关键的建筑挑战。

智能材料助力智慧建筑智能化发展

走向未来的建筑智能材料。

智能材料和系统可以帮助建造更坚固、更耐用的建筑,提供实时监控机械适应性、环境变化和居住者的舒适性和安全性。如何强调这些优势对于单个建筑和更广泛的智能城市概念的重要性并不过分。

虽然存在一些障碍,但是这些先进和创新材料在建筑行业的应用,为未来的城市设计和基础设施项目提供了巨大的潜力。建筑业也必须如此,随着社会的不断发展,以应对人口增长、快速城市化、气候变化和消费者期望的不断变化。如果开发和部署得当,智能材料可以帮助满足世界各地的这些需求。

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