W grudniowym numerze Inżyniera budownictwa czytamy o nowoczesnych smartmateriałach, które w przyszłości pozwolą projektantom i inżynierom budowlanym na wznoszenie nietuzinkowych budowli z niezwykle funkcjonalnym i designerskim wnętrzem. Część materiałów typu smart jest jeszcze w trakcie prac udoskonalających.

Technologia smartmateriałów oparta jest na wykorzystaniu ich zdolności do reagowania na zmiany zachodzące w otoczeniu. Zmiany te są spowodowane konkretnym impulsem: termicznym, chemicznym, mechanicznym lub elektrycznym, dzięki któremu dany materiał może np. zmienić barwę, kształt, przepuszczalność światła.

Podział smartmateriałów zachodzi na podstawie impulsu i zmian, który ten impuls przyniósł. Wyróżnia się materiały termochromowe (zmieniające kolor pod wpływem różnicy temperatur), materiały elektroluminescentne ( przewodzące światło pod wpływem napięcia elektrycznego), materiały piezoelektryczne (wytwarzające prąd pod wpływem naprężeń mechanicznych).

Dla branży budowlanej najbardziej liczą się te smartmateriały, które zmieniają kolor, emitują światło, są zdolne wytwarzać energię, zmieniać stan skupienia lub kształt.

Materiały zmieniające kolor

Są już stosunkowo popularne i coraz chętniej wykorzystywane przez projektantów i inżynierów. Materiały tego typu zmieniają swoją barwę pod wpływem światła lub ciepła słonecznego. Najczęściej wykorzystuje się do tego szkło. Najpopularniejszymi rozwiązaniami są szyby elektrochromowe, szyby SPD i szyby ciekłokrystaliczne LCD, które zmieniają kolor odpowiednio na niebieski (z zaciemnieniem), matowy ( lub też szary/czarny), matowy bądź mleczny. Materiały tego typu mogą znaleźć zastosowanie we wszelkiego rodzaju biurowcach i budynkach z dużymi przeszklonymi ścianami. Ich plusem jest możliwość zmiany oświetlenia wnętrza pomieszczenia. Natomiast wadą jest zupełny brak kontroli nad procesem zmiany barwy.

Materiały emitujące światło

Technologia oparta na wykorzystaniu materiałów reagujących na światło lub napięcie elektryczne. Występują jako powłoki malarskich, tapety i tkaniny fosforyzujące lub fluoroscencyjne. Najpopularniejszym rozwiązaniem są diody LED, ciągle ulepszane i unowocześniane. Obecna technologia pozwala umieścić je wewnątrz szkła.

Materiały wytwarzające energię

Energia powstaje tutaj dzięki np. światłu, temperaturze, sile mechanicznej lub środowisku chemicznemu. Najpopularniejsze jest tzw. ogniwo fotowoltaiczne, które pozwala uzyskać energię elektryczną z energii słonecznej (przemiana energii). Nowoczesne smartmateriały tego typu to półprzezroczyste szkła oraz ogniwa, które można zastosować na obszarach przeznaczonych dla pieszych. Jak podaje autorka obszernego materiału, dr inż. arch. Zielonko-Jung, w przygotowaniu są również materiały działające pod wpływem energii mechanicznej, np. wiatru lub przemieszczających się ludzi. W tym drugim przypadku materiał ten może mieć formę płyty zamontowanej w chodniku, gdzie odbywa się wzmożony ruch pieszych. Póki co nie mają szerszego zastosowania.

Materiały zmieniające stan skupienia

Materiały tego typu pochłaniają ciepło i przechowują je. Zmienia się ich stan skupienia, który pozwala zachować to ciepło do momentu, w którym spada temperatura. Wówczas materiał oddaje nadmiar ciepła i wraca do poprzedniego stanu. Zaletą tego typu materiałów jest powtarzalność procesu. Materiały o zmiennym stanie skupienia PCM mogą być umieszczone np. w podniesionych podłogach itp.

Materiały zmieniające kształt

Tę grupę smartmateriałów tworzą produkty zmieniające kształt pod wpływem światła, temperatury, ciśnienia, energii, środowiska chemicznego lub pola magnetycznego. Zalicza się do nich materiały termorozszerzalne, termobimetale, stopy i polimery pamiętające kształt. W branży budowlanej mają postać aktywatorów i sensorów. Możliwości wykorzystania tego typu materiałów jest ciągle analizowana przez inżynierów, na razie w formie teoretycznej.

To tylko niewielki procent przykładów materiałów typu smart. Funkcjonuje znacznie więcej nowoczesnych rozwiązań technologicznych, łącznie z materiałami samonaprawiającymi i innymi. Jednak wiele z tych pomysłów jest ciągle na etapie przygotowań i intensywnych prac. Zatem przyszłość nowoczesnych rozwiązań w branży budowlanej jest obiecująca. Materiały typu smart w niedalekiej przyszłości mogą stać się całkowicie powszechne i niezwykle funkcjonalne.

Póki co problemem są wysokie koszty produkcji i samo użytkowanie materiałów, m.in. ich krótkotrwałość, podatność na działanie czynników zewnętrznych.