بخشی از مقاله
چکیده
نگرانی های بشر در زمینه ی محیط زیست در ابعاد ملی و جهانی زمانی مشهود گردید که با توسعه صنعتی، استفاده از منابع تجدید پذیر، رو به فزونی نهاد و باعث تخریب و آلودگی های زیست محیطی گردید. امروزه حتی خوش بین ترین جوامع نیز نمی توانند متوقع باشند که محیط زیست دست نخورده و بکر باقی بماند زیرا رشد شدید جمعیت، نیازها و ملزوماتی را خواستار است که از طریق توسعه صنعتی و مکانیزه شدن پاسخگو می باشد.لیکن تقلیل آلودگی ها و کاهش اثرات تخریبی آن در روند توسعه پایدار همراه با استفاده از تکنولوژی های متعادل و منطبق با پایداری می تواند تضمین کننده رشد، سلامت و بقای حال و آینده موجودات زنده باشد.
از اینرو بر ماست که از طرق مختلف منجمله مدیریت صحیح، آموزش معماری پایدار و شناخت مصالح هوشمند، معماری همساز با محیط زیست را توسعه دهیم. لذا در این پژوهش، از روش اسنادی و مطالعات کتابخانه ای، جهت مطالعه ی اولیه سعی بر آن می شود تا پس از بررسی کلیاتی در باب مصالح هوشمند، نشان دهیم که این مصالح، چگونه می توانند از نظر صرفه جویی در انرژی ، مفید واقع شوند.
-1 مقدمه
در طول تاریخ ، همواره رابطه تنگاتنگ و نوعی پیوند تاریخی ناگشودنی بین مصالح ساخت و معماری وجود داشته است و قرن بیستم زمانی بود که به مصالح و تکنولوژی ها وظایف افزون تری داده شد. می توان گفت هم اکنون و در آغاز قرن 21 مصالح با توجه به رفتارها و خصوصیات پایه ای آنها انتخاب می شوند، نه به دلیل عملکرد و چگونگی اجرای آنها. امروزه با دید آینده نگری که به معماری و سیستم های ساخت از سوی معماران وجود دارد به زودی شاهد توسعه و گسترش مصالح هوشمند در حیطه دانش معماری در کشور خواهیم بود کما اینکه بکارگیری این مصالح با توجه به پتانسیلهایی که دارند در بسیاری از کشورها از حد تحقیق و پژوهش فراتر رفته و استفاده از مصالح هوشمند در ساختمان ها عملی گشته است. پس شناخت و پی بردن به مشخصه های مصالح و کاربرد های آنها در دنیای امروز امری اجتناب ناپذیر می نماید.
-2 پرسش های پژوهش
- از چه مصالحی می توان به عنوان مصالح هوشمند نام برد؟
- کارکرد مصالح هوشمند در ساختمان ها، چگونه می باشد؟
-3 فرضیات پژوهش
در حال حاضر طیف وسیعی از فرآورده ها و مصالح وجود دارد که در دسترس قرار گرفته اند و یا اینکه در حال عرضه به بازار هستند. برخی از آنها به طور خاص برای استفاده در زمینه معماری تولید شده و برخی نیز برای کاربردهای دیگری مثل صنعت منسوجات ، اتومبیل سازی و ... در نظرگرفته شده اند. اما نکته اصلی اینجاست که چگونه این مصالح نوین در دسترس معماران و طراحان قرار گیرد. اگر برای معماران این امکان فراهم آید که بتوانند تمام این مصالح و فرآورده ها را مستقیما یا به شکل اصلاح شده در پروژه های خود به کار گیرند ، آنگاه سیل عظیمی از امکانات تازه و جالب برای طراحی ساختمان ها و روش های ساخت آنها به دنبال خواهد داشت. معماران خلاق می توانند مصالح و فرآورده های نوین را برای کاربردهای خاص معماری توسعه دهند و قادر خواهند بود صنعت تازه ای را در معماری بر پایه مصالح نوین پدید آورند. بنابراین از آن پس معماران بیش از آنکه طراح ساختمان باشند ، مجری ، تولیدکننده و سازنده آن نیز خواهند بود.
-4 یافته های پژوهش
-1-4 مصالح هوشمند
مصالح هوشمند یک اصطلاح جدید برای مصالح و فرآورده هایی است که توانایی درک و پردازش رویدادهای محیطی را داشته و نسبت به آن واکنش مناسب نشان می دهند. به بیان دیگر این مصالح قابلیت تغییرپذیری داشته و قادرند شکل ، فرم ، رنگ و انرژی درونی خود را به طرز برگشت پذیر در پاسخ به تاثیرات فیزیکی و یا شیمیایی محیط اطراف تغییر دهند. اگر مصالح را به سه گروه مصالح فاقد هوش ، نیمه هوشمند و باهوش طبقه بندی کنیم ، گروه اول یعنی مصالح فاقد هوش ویژگی خاص بالا را ندارند ، نیمه هوشمندها تنها قادرند در پاسخ به تاثیرات محیطی شکل و فرم خود را برای یک بار یا مدت زمان اندکی تغییر دهند اما برای مصالح باهوش این تغییرات تکرارپذیر و قابل برگشت خواهد بود. - Ritter,2007 - مصالح هوشمند تحت عنوان مصالح »انعطاف پذیر« و »تطبیق پذیر« نیز شناخته می شوند و این به دلیل ویژگی تنظیم نمودن این مصالح با شرایط محیطی می باشد. - 2005 ، - Addington & Schodek متغیرهای تاثیرگذار شیمیایی و فیزیکی که در زیر معرفی شده اند ، محرک هایی هستند که مصالح هوشمند در برابر آنها از خود عکس العمل نشان می دهند. - - Ritter,2007
-1 نور ، اشعه : UV بخش فرابنفش و مرئی اشعه الکترومغناطیسی
-2 دما : تغییرات دمایی که یک سیستم فیزیکی مثل بدن انسان ایجاد می نماید. -3 فشار : اختلاف فشار ایجاد شده در یک ناحیه -4 میدان الکتریکی : میدان ایجاد شده پیرامون یک بار الکتریکی
-5 میدان مغناطیسی : میدان ایجاد شده پیرامون یک آهن ربا یا یک بار الکتریکی متحرک - 6 محیط شیمیایی : حضور یک عنصر یا ترکیب شیمیایی خاص مثل آب .
-2-4 طبقه بندی مصالح هوشمند :
به طور کلی مصالح ساختمانی موجود اعم از سنتی ، طبیعی و مصنوعی با توجه به خصوصیاتی از جمله نمود ظاهری ، بافت ، ترکیب شیمیایی ، خواص مکانیکی و فیزیکی ، اثر محیطی و ... طبقه بندی می شوند. اما در طبقه بندی مصالح هوشمند علاوه بر در نظر داشتن مشخصه های فوق ، خواص دیگری که به طور ویژه به تمایز دادن مصالح هوشمند از مصالح سنتی مربوط می شود نیز لحاظ شده است.
آنچه که در سیستم طبقه بندی مصالح هوشمند اهمیت دارد اینست که با توجه به مباحث مطرح در زمینه توسعه پایدار که دغدغه اصلی قرن پیش روست ، هر یک از این مصالح چه عملکردهایی از لحاظ تعامل با محیط زیست ، دوام و پایداری ، امکان بازیافت مجدد ، زیبایی و مطلوبیت و ... دارند؟ - Atkins, 2004 - بنابراین در ادامه با معرفی مصالحی که هر یک در گروهی جای می گیرد به ارائه پروژه های موفق و خلاق در استفاده از مصالح هوشمند می پردازیم.
-3-4 مصالح هوشمند دارای قابلیت تغییر خواص درونی -1-3-4 مصالح هوشمند تغییر شکل دهنده
این گروه از مصالح هوشمند که دارای قابلیت تغییر خواص درونی خود هستند در پاسخ به محرکات خارجی تغییراتی در شکل و ابعاد خود ایجاد می کنند که این تغییرات بستگی به نوع توزیع وآرایش ترکیبات تحریک پذیر درونی آنها دارد. هم اکنون مصالح زیادی با ویژگی فوق در دسترس است اما از پرکاربردترین آنها می توان به مصالح هوشمند دما واکنشی - Thermostrictive - ، پیزوالکتریک - Piezoelectric - ، الکترو واکنشی - Electroactive - و شیمی واکنشی - Chemostrictive - اشاره نمود که در حال حاضر بیشترین توجه را در زمینه معماری به خود معطوف نموده اند.
مصالح هوشمند دما واکنشی : این نوع از مصالح هوشمند که زیر مجموعه مصالح هوشمند تغییر شکل دهنده می باشند ، نوعی ویژگی ذاتی دارند که آنها را قادر می سازد تا در برابر تغییرات دمای محیط پیرامون به طور برگشت پذیر واکنش نشان دهند. تغییرات دمایی ممکن است تاثیر غیر فعال داشته باشد به طوریکه مصالح به طور مداوم وضعیت دمای داخلی خود را با وضعیت طبیعی پیرامونش از طریق پوسته بیرونی تنظیم می کند و اگر تاثیرات آن به صورت فعال باشد ، نوعی گرمایش فعال با بکار بردن یک میدان الکتریکی از طریق تماس ایجاد می شود. مصالح دما واکنشی به نوبه خود انواع و اقسام متنوعی از متریالها را شامل می شوند اما تعداد محدودی از آنها در معماری کاربرد دارند. در زیر نمونه ای از آنها و کاربرد آن در یک پروژه ساختمانی ارائه می شود.
