新型建筑材料在建筑中的应用和发展

新型建筑材料在建筑中的应用和发展

新型建筑材料是建筑行业技术不断革新的结果，正逐步取代传统材料并引导建筑行业向更加高效和环保的方向迈进。

新型建筑材料在建筑中的应用和发展

在全球性能源危机与环境问题面前，建筑业正发生着深刻的材料变革。新型建筑材料作为这一转变的先行者，在回应节能减排时代发展要求的同时，也提升了建筑设计及施工效率及质量。这类材料以其优异的性能在建筑实践上显示出了巨大的潜能与广阔的应用前景。智能化、定制化发展趋势，特别凸显个性化与技术融合，引导产业向更可持续、更智慧的未来迈进。

新型建筑材料概述

新型建筑材料是建筑行业技术不断革新的结果，正逐步取代传统材料并引导建筑行业向更加高效和环保的方向迈进。在回应全球可持续发展战略目标的前提下，这类材料凭借其优异的特性提高建筑功能性，经济性以及美观性。受多样性与功能性驱动，新型建筑材料表现出了多样的形式与属性。如具有自清洁功能涂料，强度高的纤维增强复合材料以及可调节室内温度的相变材料等，均为近年研究热点。这些材料在增强建筑物使用性能的同时，也极大地延长了使用寿命和降低了维护成本。与此同时，大力推广新型建筑材料也在顺应着绿色建筑和节能减排潮流。在制造材料时，更强调减少环境污染和降低使用时能源消耗。如太阳能光伏材料集成、热绝缘材料应用等均大幅提升建筑能源效率。

新型建筑材料在建筑中的应用

节能环保型建筑材料

在现代建筑实践过程中，节能环保型建筑材料发挥着重要作用，这些材料在降低建筑能源消耗的同时也将环境负面影响降至最小。此类材料通常具有较好的隔热性，例如采用以气凝胶为填充剂的保温板可以有效阻隔热量传递以降低冷暖气保持室内温度的能量消耗。同时，高反射率屋顶材料也逐渐应用于更多建筑物中，这类设计是为了反射太阳光、降低建筑物内热负荷、进一步提高能效。

高强度轻质建筑材料

高强度轻质建筑材料在建筑设计中的使用正在逐渐转变着传统的建筑设计理念，给现代建筑带来了空前的建造可能。该类材料具有强度大，密度小等优点，使之非常适合建造大跨度空间及高层建筑。如碳纤维及玻璃纤维增强复合材料以其优异的承重能力及轻量特性在桥梁，高层建筑结构部件及外装材料中得到了广泛应用。轻质材料也可明显降低基础建设所需费用及复杂性，因其降低地基承载力。在地震多发地区，该类材料因质轻而能够有效地降低地震力作用于建筑物上，增强建筑物抗震性能。

功能性建筑材料

功能性建筑材料以其特有的特性满足特定的建筑需求如自清洁，变色和隔热隔声。比如涂覆纳米材料的外墙涂料可以在具有自清洁功能的前提下对空气中污染物进行分解，从而有效减少维护成本。该涂料经日照后可引发化学反应，使附着于建筑表面上的有机污垢分解，然后雨水很容易洗掉。再比如，有隔热功能的玻璃在夏季高温时可以反射绝大部分太阳光热能，到了冬季则能有效隔绝室外严寒，维持室内暖和。此类玻璃材料在建筑中的使用极大地降低了暖通空调的能耗，有利于能源高效使用。另外声学材料还是功能性建筑材料中的重要分支之一。在剧院和音乐厅这类特殊建筑里，对声音传播进行优化的要求显得格外紧迫。声学材料能够对声波反射，吸收以及散射进行调控，进而对室内声场进行准确塑造，改善听觉体验。

智能建筑材料

智能建筑材料是建筑行业中的前沿阵地，它能适应环境变化和做出反应，给建筑物带来一定的"智能”。例如温度响应型材料可以在一定温度范围内改变材料的形貌，颜色或者透明度等性质，因此不需要外界介入就可以对室内光照与温度进行调控。采用形状记忆合金等材料制成的智能窗户，可以根据外界温度的变化自动调节开闭状态，实现自然通风和室内温度调节。这些物质的使用给建筑中能源管理带来了一种全新的解决思路，减少了人们对于传统能源的依赖性。智能传感材料也被应用于建筑领域，它可以检测结构的微小变化并及时预警，如监测桥梁，大厦等关键结构的应力和裂缝发展情况。为建筑及人身安全的维护提供科学的依据。随着物联网技术的发展，未来智能建筑材料将更加集成化，不仅可以自我调节，还可以与建筑的其他系统进行交互，实现更加高效便捷的建筑管理与控制。智能材料的发展宣告了建筑行业即将发生以智能化为主线的变革，建筑物可以更智能地为人们的生活与工作服务。

新型建筑材料的发展趋势

绿色环保

开发绿色环保材料，正在逐渐改写着建筑行业的明天。该类材料生产时低能耗，低排放且使用时节能减排，即使拆卸下来也可回收再利用，很大程度上降低了环境负担。伴随着世界范围内对于可持续发展问题的关注，竹材，再生塑料以及生物基材料等可再生资源在建筑领域中得到了持续发展。竹子具有生长快、可生物降解等特点，是人们喜爱的代替传统木材的首选材料。

智能化

能化建筑材料在材料科学领域中代表着一种跨越，这些建筑材料可以和建筑环境进行互动并对外界刺激作出反应来进行调节。该材料研究开发正向着更加独立，有效的方向迈进，未来智能材料可以将传感器与执行机构整合在一起，从而实现能量采集，自我修复，环境监测以及数据传输等更为复杂的功能。比如自我修复的混凝土可以发现裂缝，开始修复过程以降低维护成本，提高建筑寿命。在能量采集上，研发出能把太阳能，风能，步行压力等转化为电能，并可整合于建筑结构之中，源源不断地给建筑带来可再生能源的物质。

轻量化

轻量化建筑材料逐渐成为产业发展中的一个热点，该类材料因具有轻质高强等优点而符合现代建筑高效施工与结构性能双重需求。轻量化材料例如高强度铝合金和碳纤维复合材料在减轻建筑整体质量和减轻地基承载压力的同时还能提升施工便捷性与速度。这类材料的使用使建筑结构能达到较大跨度、较高雅的设计，而又能承担同样甚至更多的载荷。在地震等自然灾害响应中，轻量化材料因具有重量轻等特点，可有效降低结构惯性力以增强建筑物安全性。同时该物料运输及安装费用低廉，对距离远或者交通不方便地区特别有利。由于轻量化材料一般还具有较好的绝热、隔音性能等特点，所以其在节能建筑方面的运用越来越普遍。伴随着科技的进步，轻量化材料性能不断得到提高，在建筑领域中具有广阔的运用前景。

定制化

定制化建筑材料正是针对个性化建筑设计需要而诞生的，这些建筑材料可以针对具体建筑项目需要优化设计与制作。定制化不只表现为物料的外形，大小，还表现为性能，如对热传导率，光线透射率，色彩及质感可专门定制。在3D打印等数字化制造技术的推动下，定制化建筑材料生产速度更快、更节约，大到复杂外墙面板、个性化室内装饰件等都可以精准制造。该技术的应用不但增强了设计自由度，而且缩短了设计至施工期。

结束语

新型建筑材料的快速发展既代表着科技进步，又体现着社会对于环境友好和高效能源使用的追求。伴随着研究的不断深入，这类材料所具有的绿色环保，智能化，轻量化以及定制化等特点，也会越来越完善，促使建筑行业步入了全新发展阶段。今后，这类材料会不断推动建筑设计理念的创新，使其与环境和谐相处，有利于人类社会可持续发展。

本文原文来自《建筑创作》2024年2期