สารเคมีในการก่อสร้างที่เป็นนวัตกรรมใหม่ที่น่าจับตามองในอนาคตนั้นมุ่งเน้นไปที่โซลูชั่น-คาร์บอนที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและต่ำ การตอบสนองอย่างชาญฉลาด ความสามารถในการ-เยียวยาตนเอง และการบูรณาการแบบมัลติฟังก์ชั่น วัสดุที่เป็นตัวแทน ได้แก่ ซีเมนต์แยกคาร์บอน- คอนกรีตที่ซ่อมแซมตัวเองได้- วัสดุเพียโซอิเล็กทริกอัจฉริยะ และวัสดุก่อสร้างที่ตั้งโปรแกรมได้ เทคโนโลยีเหล่านี้ไม่เพียงแต่เพิ่มประสิทธิภาพของอาคารเท่านั้น แต่ยังขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงของอุตสาหกรรมไปสู่ความยั่งยืนและความชาญฉลาดอีกด้วย
1. Novacem Carbon-ซีเมนต์แยกตัว: จาก "การปล่อยคาร์บอน" ไปจนถึง "การดูดซับคาร์บอน"
การผลิตปูนซีเมนต์แบบดั้งเดิมเป็นแหล่งสำคัญของการปล่อยก๊าซคาร์บอน อย่างไรก็ตาม ซีเมนต์ Novacem ใช้แมกนีเซียมซิลิเกตเป็นวัตถุดิบ ในระหว่างกระบวนการชุบแข็ง มันสามารถดูดซับCO₂ได้ประมาณ 50 กิโลกรัมต่อตัน ดังนั้นจึงทำให้เกิดผลกระทบการกักเก็บคาร์บอนสุทธิ เป็นไปตามมาตรฐานความแข็งแกร่งและทนทานต่อไฟได้ดีเยี่ยม ถือได้ว่าเป็นหนึ่งในเส้นทางสำคัญในการบรรลุ "อาคารที่มีคาร์บอน-เชิงลบ"
2. คอนกรีตซ่อมแซมตัวเอง-: ซ่อมแซมรอยแตกร้าวอัตโนมัติ
ด้วยการรวมไมโครแคปซูลที่ฝังไว้หรือใช้พันธะเคมีที่ผันกลับได้ภายใน วัสดุนี้สามารถปลดปล่อยสารช่วยบำบัดได้โดยอัตโนมัติ หรือกระตุ้นการจัดเรียงโมเลกุลใหม่เมื่อมีรอยแตกปรากฏขึ้น ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานของโครงสร้างได้อย่างมาก
แบบไมโครแคปซูล-: รอยแตกจะทำให้แคปซูลแตก และปล่อยอีพอกซีเรซินออกมาเพื่อรักษาและเติมเต็มช่องว่าง
ภายใน: ใช้ปฏิกิริยาดิลส์-ออลเดอร์ ทำให้สามารถซ่อมแซมได้โดยอัตโนมัติโดยใช้ความร้อน
เทคโนโลยีนี้ได้ถูกนำไปใช้ในการก่อสร้างสะพานและโครงการวิศวกรรมใต้ดินแล้ว ซึ่งช่วยลดต้นทุนการบำรุงรักษาได้อย่างมาก
3. วัสดุเพียโซอิเล็กทริกและตัวเร่งปฏิกิริยา: อาคารกลายเป็น "สิ่งมีชีวิต"
วัสดุอเนกประสงค์แบบใหม่ช่วยให้อาคารมีความสามารถในการเก็บเกี่ยวพลังงานและการฟื้นฟูสิ่งแวดล้อม:
วัสดุเพียโซอิเล็กทริก (เช่น ลีดเซอร์โคเนตไททาเนต) สามารถเปลี่ยนความเค้นเชิงกลให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ขณะเดียวกันก็ทำหน้าที่เป็นเซ็นเซอร์ในการตรวจสอบสุขภาพของโครงสร้างไปพร้อมๆ กัน
วัสดุที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยไฟฟ้าสามารถเปลี่ยน CO₂ ให้เป็นสารเคมีที่มีประโยชน์-หรือแยกน้ำให้เป็นไฮโดรเจน-บนพื้นผิวของอาคาร ซึ่งเปลี่ยนผนังด้านนอกให้เป็น "เครื่องฟอกอากาศ" หรือ "โรงงานพลังงาน" ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ในอนาคต อาคารทั้งหมดอาจพัฒนาไปสู่ระบบอัจฉริยะที่ผสานรวมฟังก์ชันการสร้างพลังงาน การตรวจจับ และการทำให้บริสุทธิ์ได้อย่างราบรื่น
4. ระยะ-เปลี่ยนวัสดุกักเก็บพลังงาน: อาคารต่างๆ เปลี่ยนเป็น "แบตเตอรี่ขนาดยักษ์"
ระยะ-เปลี่ยนวัสดุ (PCM) ดูดซับหรือปล่อยพลังงานความร้อนผ่านการเปลี่ยนแปลงสถานะทางกายภาพ ใช้เพื่อควบคุมอุณหภูมิภายในอาคารและลดการใช้พลังงานที่เกี่ยวข้องกับระบบปรับอากาศ นอกจากนี้ วัสดุกักเก็บพลังงานเคมีไฟฟ้ายังสามารถรวมเข้ากับผนังหรือพื้นเพื่อกักเก็บไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ได้ ซึ่งจะช่วยผลักดันอาคารต่างๆ ไปสู่การใช้พลังงานอย่างเพียงพอด้วยตนเอง-
5. ซีเมนต์และเซลลูโลสที่ตั้งโปรแกรมได้-วัสดุเสริมแรง: การควบคุมคุณสมบัติที่แม่นยำ
"ปูนซีเมนต์ที่ตั้งโปรแกรมได้" พัฒนาโดยมหาวิทยาลัยไรซ์ในสหรัฐอเมริกา มีความแข็งแกร่งที่เหนือกว่าและความพรุนลดลงโดยการควบคุมสัณฐานวิทยาของผลึกอย่างแม่นยำ ในขณะเดียวกัน ทีมนักวิชาการชาวจีนได้พัฒนา "คอมโพสิตเซลลูโลส-ซีเมนต์" โดยใช้เซลลูโลสธรรมชาติเพื่อเพิ่มความทนทาน ในขณะเดียวกันก็รักษาสมดุลทั้งความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อมและประสิทธิภาพเชิงกล
วัสดุเหล่านี้ถือเป็นการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญในด้านวัสดุก่อสร้าง-ที่ย้ายจากยุคของ "การกำหนดเชิงประจักษ์" ไปสู่ "การออกแบบระดับโมเลกุล"
