当人们在谈论复合材料主要应用领域时,建筑工业往往不是位居榜首,但它却一直在发展。全球建筑经济是世界上最大的建筑经济体之一,也是最大的资源和能源消费领域之一,它同样也是最大的污染源之一,这些因素共同推动了对可持续发展的全面需求,复合材料在其中可以发挥作用。
根据《全球建筑展望》和牛津经济研究院发布的《2030年全球建筑》,预计到2030年,全球建筑业产值将增长85%,达到15.5万亿美元,其中大部分增长将集中在美国、中国和印度。麦肯锡全球研究所报告称,到2025年,全球20个最大的城市将需要3600万套新住房。
建筑业的其他研究表明,美国23%的空气污染、40%的水污染和50%的垃圾填埋场垃圾都是建筑业造成的。此外,美国绿色建筑委员会说,建筑物和建筑项目每年约占全球能源消耗的40%。
复合材料在建筑中的作用是多种多样的,从窗框和木材增强到复合材料钢筋和纤维增强混凝土。无论使用哪种材料,复合材料的轻量化、设计灵活性和耐用性优势都有助于加快施工速度,提高建筑的可持续性得分。
以阿拉伯联合酋长国(UAE)迪拜正在建设的未来博物馆为例,这座78米高的建筑有七层楼,里面有一个环形外壳,位于三层裙楼顶上。圆环的外立面包括1,024块阻燃复合材料板,每个面板均覆盖有不锈钢,具有独特的3D形状,并融合了模制的阿拉伯文字。
未来博物馆的复合材料板
在美国纽约州布鲁克林,增材制造复合材料帮助加快了45层高的One South First和相连的10 Grand的建设速度,这些建筑位于Domino Park内。这些建筑物包括一个复杂的混凝土立面,需要通过浇口预制数百个混凝土框架。Gate聘请了添加剂工程解决方案公司(AES)来帮助制造用于塑造混凝土框架的模具。在部分生产中,AES选择了LNP Thermomp AM复合材料,一种高模量、低翘曲的材料,由SABIC提供的短切碳纤维增强ABS树脂材料。
具有传统木模的两个复合材料模具,混凝土将被浇铸在三个框周围,以制造一个三窗口的门面框架,供美国纽约布鲁克林多米诺公园的建筑物使用
2020年6月,德国德累斯顿工业大学(TU Dresden)宣布其C³tech演示房CUBE(当地称为Carbonhaus)开始施工,这栋220平方米的两层建筑将是世界上第一座完全由碳纤维增强混凝土制成的建筑。
德累斯顿工业大学和Hitexbau碳纤维网格的CUBE建筑
7月,普渡大学报告说,其研究人员已经开发出了一种成本更低、可持续且更环保的生产复合材料板的方法,该方法已经得到了像压层压板分销商 Wilsonart 和 CalPlant (一家专注于农业纤维的公司,主要生产稻草基中密度纤维板)等主要行业参与者的支持。
9月, Deceuninck北美公司通过一系列定制建筑解决方案重新推出了其现有的 Innergy建筑产品(AP),其中包括压力板、结构热支柱、钢筋和幕墙组件。该产品采用Deceunnick的内部刚性热增强材料,该材料已用于门窗框室,以提高能效。
10月,斯图加特大学飞机设计学院表示,他们在一个旨在将复合材料引入建筑的项目中选择了Adapa A/S的自适应模具技术,通过优化负载路径的复合材料结构以及自动化生产来减少CO2 气体排放,从而减少了材料的使用。
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