В строительстве все, кажется, было решено уже много-много лет назад. Три кита – камень, дерево, кирпич, к которым полтора века назад добавился железобетон – вот, в общем-то и весь набор основных стройматериалов. Но пытливые умы никогда не сдаются и ищут новые решения для все той же извечной проблемы: как построить теплый, прочный и уютный дом, а в процессе еще и не разориться.
Прозрачная древесина
«Такого не бывает» - скажете вы. Поправка: такого не было, пока этим не занялись ученые из Университета Мэриленда. Они разработали технологию, которая позволяет превратить обычное дерево в материал, похожий на стекло.
Для этого на дерево сперва наносят кисточкой или погружают его в специальный состав, который убирают все окрашивающие его вещества. Потом выдерживают под ультрафиолетом (можно просто поставить в солнечный день на улице), а потом пропитывают специальным полимером.
Получается материал, который по прозрачности похож на чуть мутноватое стекло или пластиковую панель, пропуская 90% света, а по прочности не уступает хорошей доске. С ним можно работать точно так же, как с обычными деревянными или пластиковыми панелями, а не как с капризным и строгим в обработке оконным стеклом.
При этом прозрачное дерево гораздо легче стекла и не бьется, сохраняет свои теплоизолирующие свойства. Еще одно его достоинство – такая «доска» работает как световод, проводя солнечный свет внутрь дома, и за счет этого можно экономить на искусственном освещении. Внутри помещения, независимо от угла, под которым светит солнце, будет мягкий и ровный свет.
Учимся у пауков
Если чем-то заниматься много лет подряд, то научишься делать это очень хорошо. Пауки оттачивали искусство производства паутины миллионами лет и получился материал, который превосходит по прочности сталь и кевлар. При этом волокно паутины в 30 раз тоньше человеческого волоса. И, что самое главное, она производится очень быстро, при комнатной температуре, без каких-то сложных растворителей и высоких давлений.
Исследователи бьются над секретом паучьего шелка годами. И постепенно, благодаря микроскопам и тонкому химическому анализу, смогли определить структуру волокна и его химический состав. Вывести породу «дойных» пауков не удалось, но современные технологии позволяют повторить химический состав паутины и создать аналогичные волокна за счет специально созданных бактерий и обработки других содержащих белок веществ. Проблема в том, что паутинного шелка нужны километры и километры, а ученые пока могут выработать считанные метры, но не намерены сдаваться и придумывают все новые и новые решения.
Зачем такие подвиги? Волокну, которое не рвется даже под колоссальным нагрузками всегда найдется применение. От тросика, толщиной со спичку, которым можно буксировать автомобиль, до защитного снаряжения, в котором получится без особого риска пережить падение на полном ходу с мотоцикла. Пригодится паутина и в строительстве. Например, в современной архитектуре очень активно используются стальные тросы. Натянутые как струны, они держат на себе целые небоскребы, распределяя нагрузки и придавая гибкость конструкции. Но, при всех достоинствах у стального троса есть главный недостаток – вес, размер, плюс металл рано или поздно «устает». Поэтому, если найти в несколько раз более прочный аналог, такой трос можно сделать тоньше и крепче, а это совершенно новые возможности в архитектуре. То же самое касается и железобетона: заменив традиционную арматуру на паутинные волокна, можно сделать его прочнее и легче.
Уже сейчас люди копируют принципы паучьих тенет, только из более-менее традиционных материалов. Дело в том, что за миллионы лет эволюции пауки научились «рассчитывать» свои сети так, чтобы из минимума материалов строить очень устойчивые и прочные конструкции.
Разработки и эксперименты с аналогами паутинного шелка продолжаются. Ведь их итогом будут совершенно невероятные возможности для архитекторов и строителей.
Бетон-светлячок
Искусственное освещение дорог подарило нам несколько совсем не лишни часов в сутках и заметно больше безопасности. У этого подарка, как и у всякого другого, есть своя цена: нужно создать соответствующую инфраструктуру вроде мачт и фонарей, а также вложиться в энергию, на которой будет работать освещение. А ведь какую-то часть дня свет совершенно бесплатен – вот бы его запасти…
Доктор Хозе Карлос Рубио Авалос из Университета штата Мичоакан придумал необычное решение. Он изобрел бетон, который запасает световую энергию днем, а ночью постепенно отдает ее в виде неяркого сине-зеленого света. Получается, что, например стена дома или покрытая бетоном дорога будут сами себя подсвечивать, помогая ориентироваться в темноте.
Еще один плюс – такой свет не бьет по глазам и не мешает ночному зрению, так что будет видна и дорога, и окружающее пространство. Тот же самый принцип можно использовать для декоративной подсветки фасадов или, например, в больших складских помещениях, где нужно по максимуму сэкономить на освещении. Точно так же можно использовать светящийся бетон для экономного «ночного» или аварийного освещения в офисах и торговых центрах.
Самое важное, что удалось сделать доктору Авалосу – придумать формулу достаточно прозрачного бетона, чтобы через него проходил свет для «зарядки». Ученый выработал рецепт заменяющего обычный цемент состава, который, к тому же, не сильно удорожает строительство и схватывается при обычных условиях. Добавить в такой цемент обычный песок, гравий, светонакопительные гранулы и готов бетон, с которым можно работать точно так же, как с обычным бетоном. Предполагаемый срок жизни такого покрытия составит не меньше ста лет.