De ontwikkeling van nieuwe materialen met verbeterde prestaties en functionaliteit is de afgelopen jaren een belangrijke aanjager van innovatie geworden. Volgens de afdeling Industrial Technologies van de afdeling Research and Innovation van de Europese Commissie, wordt geschat dat 70% van alle nieuwe productinnovatie gebaseerd is op materialen met nieuwe of verbeterde eigenschappen. Deze opkomende materialen en de bijbehorende technologieën veranderen de manier waarop architecten en ontwerpers werken en de manier waarop wij als consumenten omgaan met de gebouwen en producten die ons omringen.

Dr. Sascha Peters is een innovatieconsultant en materiaalspecialist uit Duitsland. Peters is CEO van Haute Innovation, een bedrijf dat zich richt op het kort houden van innovatieprocessen en het leveren van materiaaltechnische innovaties voor een snellere omzetting in verhandelbare producten. Hij is ook de auteur van het boek Materiële revolutie: duurzame multifunctionele materialen voor ontwerp en architectuur.

Freshome betrapt met Dr. Peters om hem precies te vragen welke materialen de markt in 2012 radicaal zullen veranderen. Hij was zo vriendelijk om 10 van de materialen die in zijn boek staan ​​met ons te delen. Dit zijn materialen waarvan Peters gelooft dat deze een impact zullen hebben op architectuur en design. Hieronder legt hij de materialen en hun potentiële toepassingen uit.

ULTRA HOGE STERKTE BETON

Terwijl tot op heden beton is gebruikt voor massieve objecten, waarvan de formele taal sterk wordt beperkt door een minimale wanddikte, kunnen vandaag totaal verschillende resultaten worden bereikt met ultrahoogvast beton (bijvoorbeeld Tim Mackeroth FALT-lamp). Dankzij speciale wiskundige modelleringsprocedures kan de optimale deeltjesdichtheid voor de specifieke toepassing worden ingesteld. Door het cementgehalte aan te passen, kan de dichtheid van de waterfilm aanzienlijk worden verminderd met maximaal 40%. De druksterkte wordt aanzienlijk verhoogd. Het gebruik van dure additieven is niet nodig en de materiaalkosten worden tot 35% verlaagd. Ultrasterk beton heeft een enorm CO2-reducerend potentieel. Bovendien verhoogt de hogere pakkingsdichtheid de weerstand tegen externe invloeden.

OVERZEESE BALLEN

Wat gewoonlijk wordt aangeduid als Neptune-ballen, die zijn gemaakt van gematteerde zeewiervezels, kan ook worden gebruikt zonder additieven als isolerend materiaal met natuurlijke brandpreventie-eigenschappen (B1). Het organische bruine materiaal is aangespoeld op het strand. Omdat het nauwelijks zouten en geen eiwitten bevat, rot het niet en zijn de vezels niet schadelijk voor het menselijk organisme. Met een thermische geleidbaarheid van slechts 0,037 W / (mK) zijn zeeballen uitermate geschikt voor het bouwen van isolatie (bijvoorbeeld in daken en houtconstructies). Ze worden verkocht als een handelsartikel onder de merknaam NeptuTherm.

HOLLE GEBIEDSTRUCTUREN

Deze hoge sterkte holle bollen bieden een optie voor het flexibel vullen van niet-stijve geometrische vormen. Ze worden geproduceerd op basis van EPS-sferen. In een lucht-suspensie coatingproces worden deze gecoat in een suspensie gemaakt van metaal of keramisch poeder, bindmiddelen en water, en vervolgens verwarmd. Het polymere materiaal verdampt en wat overblijft zijn holle bollen gemaakt van metaal of keramisch materiaal. Dankzij dit productieprincipe is elk materiaal dat kan worden gesinterd geschikt voor verwerking. De materiaaleigenschappen kunnen worden beïnvloed met betrekking tot de dikte en porositeit van het buitenoppervlak alsmede de basisvorm. Vanwege de hoge porositeit en de vele oppervlakken die op elkaar inwerken, is de thermische geleidbaarheid van holle bollen aanzienlijk lager dan die van vaste materialen. Om bepaalde eigenschappen te bereiken, kunnen andere materialen in de bestaande holle bol worden geïnjecteerd. Gegeven de geometrie van de bol, hebben holle bolstructuren drukbestendige en stijve kenmerken. Holle bollen zijn 4070% lichter dan vaste.

ZELFVERSTERKTE THERMOPLASTIEK

Terwijl in vezel en met deeltjes versterkte kunststoffen verbetering van de kenmerken en verhoogde sterkte worden bereikt door vezels of deeltjes in te bedden uit een ander materiaal dan dat gebruikt voor de matrix, hebben verbeteringen aan de kwaliteit van zelfversterkte thermoplastische materialen de neiging te worden bereikt door de moleculaire structuur in semi-kristallijne gebieden in de plastic structuur. De eigenschappen van zelfversterkende thermoplasten zijn vergelijkbaar met die van met glasvezel versterkte kunststoffen. De sterkte en stijfheid zijn vele malen hoger dan die van conventionele thermoplasten. Zelfversterkte thermoplasten hebben ook een grotere slagvastheid, zijn stabieler bij blootstelling aan hoge temperaturen en zijn slijtvaster. Uitzetting veroorzaakt door hitte is slechts de helft. Een voordeel is de mogelijkheid van pure recycling. Verder wegen zelfversterkende thermoplasten minder dan glasvezelversterkte kunststoffen.

ELEKTROACTIEVE POLYMEREN

Polymeren of composietmaterialen gemaakt van kunststoffen, die hun volume veranderen (dat wil zeggen, samentrekken of verlengen) wanneer onderworpen aan een elektrische lading, worden aangeduid als elektro-actieve kunststoffen. In ontwikkelingslaboratoria wordt momenteel gewerkt aan de visie op een kunstmatige spier. Met behulp van morphing-materialen willen onderzoekers de vorm en eigenschappen van een vliegtuig veranderen. In het proces volgen ze verschillende benaderingen, waarvan de structuur en manier van functioneren substantieel van elkaar verschillen.

COCONUT-HOUTEN COMPOSIETEN

Om het gebruik van waardevolle tropische bossen en dus het vellen van regenwouden te vermijden, zijn de laatste jaren technieken ontwikkeld om het hout van palmboomplantages geschikt te maken voor de meubelindustrie en voor vloeren. Kokoshout heeft geen jaarringen. Het wordt gekenmerkt door zijn gevlekte structuur waaruit de Nederlandse fabrikant Kokoshout de naam Cocodots heeft afgeleid. Omdat het hout aan de rand van de kofferbak (buiten 5 cm) aanmerkelijk harder is dan aan de binnenkant, is het voornamelijk dit hout dat wordt gebruikt voor de productie van materialen. Kokoshout krimpt en zwelt slechts minimaal en is harder dan eiken. Kokosnotenhoutcomposieten bestaan ​​uit een 1218 mm dikke MDF-kern, waarop kokoshout wordt toegepast.

FUNGUS-GEBASEERDE MATERIALEN

Terwijl ecologische materialen zich al richten op het gebruik van natuurlijke vezels als versterkingsmateriaal en natuurlijke materialen in composieten, werken een aantal onderzoekers en fabrikanten nu aan productieprocessen die het mogelijk maken materialen biologisch te laten groeien (bijvoorbeeld ecovative ontwerp). Hier komen schimmelsoorten in aanmerking, bijvoorbeeld diegenen die stevig gebonden zijn aan organische afvalstoffen. Ruwe olie is niet nodig. Het organische productieproces is gebaseerd op de cellulose die wordt aangetroffen in natuurlijke afvalproducten zoals de kaf van rijst en tarwe, en op lignine als een bindend matrixmateriaal. Een nieuw proces maakt gebruik van de groeiprincipes van het draadvormige myzelium van schimmels, die in de natuur gewoonlijk koloniseren op vaste substraten zoals hout, aarde en organisch afval, om op natuurlijke wijze harde schuimen te produceren. De schimmels vormen een netwerk van microscopisch kleine draden, die de verschillende organische afvalstoffen stevig bindt.

BIOPLASTICS OP BASIS VAN POLYLACTZUUR

Polymelkzuur of polylactide (PLA) is een van de belangrijkste bio-ruwe kunststoffen in het huidige duurzaamheidsdebat, omdat de eigenschappen vergelijkbaar zijn met die van PET. In het algemeen kunnen bio-ruwe kunststoffen niet direct worden gebruikt, maar door mengen worden ze gemengd met aggregaten en additieven om aan hun specifieke doel te voldoen. Hoewel het materiaal al in de jaren dertig werd ontdekt, werd het pas onlangs op grote schaal geproduceerd door NatureWorks.

BLINGCRETE

Retroreflecterende oppervlakken worden voornamelijk gebruikt op gebieden waar veiligheid een probleem is en in de mode. Typische toepassingen zijn reflecterende patches voor fietsers en beveiligingspersoneel. Retro-reflecterende stof is ook erg populair in het ontwerp van schoenen. In de kunst is het materiaal pas recent ontdekt. Reflecterend beton, dat momenteel wordt ontwikkeld onder de naam BlingCrete, is bedoeld om te worden gebruikt voor het markeren van randen en gevaarlijke gebieden (bijvoorbeeld trappen, platforms) en het ontwerpen van geïntegreerde gebouwgeleidingssystemen en grote structurele elementen. Gezien zijn speciale gevoel kan het ook worden gebruikt in tactiele geleidingssystemen voor blinden.

LUMINOSO

In 2008 werd een lichtdoorlatend composietmateriaal van hout met een vergelijkbare structuur gelanceerd onder het merk Luminoso. Glasvezelmatten zijn gelaagd tussen dunne houten panelen en verlijmd met behulp van koude PU-lijm. Het oppervlak is volledig geseald. De keuze van hout, de ruimte tussen de lagen en de sterkte van het lichtgevende weefsel kunnen de mate van lichtdoorlatendheid beïnvloeden. Het hout dat wordt gebruikt voor panelen met achtergrondverlichting en scheidingswanden in binnenruimtes en beursterreinen, moet absoluut foutloos zijn om de algehele indruk niet te verstoren. Een afbeelding die achter het composietpaneel wordt geplaatst, wordt naar de andere kant overgebracht zodra deze van achteren is verlicht. Zelfs films kunnen op het materiaal worden geprojecteerd.

Freshome bedankt Dr. Sascha Peters voor het introduceren van ons aan deze innovatieve materialen en voor het geven van ons een kijkje in zijn boek. Voor iedereen die meer wil weten over hoe deze en andere innovatieve nieuwe materialen het design en de architectuur radicaal veranderen, is het boek van Dr. Peters hier te koop. U kunt ook op de hoogte blijven van nieuwe ontwikkelingen op het gebied van materiaalinnovatie door het online magazine van Dr. Peters te lezen.

We horen graag wat u vindt van deze innovatieve materialen en als u andere bent tegengekomen waarvan u denkt dat we ze moeten kennen. Laat hieronder een reactie achter.