Графен, биобетон и "умное" стекло: каким станет строительство к 2040 году

Общество

34 Просмотры 0

Статья
В будущем дома перестанут возводить из привычных железобетона и стекла. Как утверждают эксперты, строения смогут реагировать на изменения погоды, поддерживать комфорт в помещениях и заботиться о собственной прочности. Фундамент и стены будут "понимать" нагрузку, поверхности — изменять свойства в зависимости от условий, а повреждения — устраняться практически сами собой. Какие технологические тренды изменят недвижимость — разбираемся с экспертами

Редакция сайта ТАСС

Эта статья выходит в рамках спецпроекта "Образ будущего" — он посвящен технологиям, которые есть уже сейчас и продолжат активно развиваться в ближайшие 10–15 лет, меняя жизни людей. Эксклюзивно для ТАСС команда ученых Форсайт-центра ИСИЭЗ НИУ ВШЭ отобрала главные тренды: среди них нейроимпланты, цифровые двойники органов и даже самовосстанавливающиеся материалы. Для этого система интеллектуального анализа больших данных iFORA проанализировала более 50 млн документов: отчеты крупных компаний, мнения экспертов и научные исследования, опубликованные с 2015 по 2025 год. ТАСС обсудил данные ИИ вместе с экспертами и выделил главные тренды в разных областях — от индустрии развлечений до медицины. 

Революция в строительстве

Внедрение в разные сферы жизни новых материалов в последние годы стало более актуально — для этого проектируются новые исследовательские центры и даже единая национальная платформа цифрового материаловедения

Основные направления применения — транспортная промышленность, медицина, а также — строительство. Бетон и сталь заменяют наноматериалы, самовосстанавливающиеся "био"-структуры, а также "умные" покрытия и стекла. 

Один из самый перспективных наноматериалов — графен, за его разработку российские ученые Константин Новоселов и Андрей Гейм получили в 2010 году Нобелевскую премию. Графен — это форма углерода, представляющая собой лист толщиной в один атом. Состоящий из нескольких слоев графен в 200 раз прочнее стали. Он уже применяется в аэрокосмической отрасли и робототехнике для создания сверхлегких и прочных конструкций.

Параллельно развивается и направление программируемых материалов — они могут изменять свои свойства (форму, цвет, жесткость, проводимость) в ответ на внешние стимулы, такие как тепло, свет, влага, магнитные поля. Например, благодаря термохромным покрытиям, меняющим цвет при температуре, и "биохамелеоновой" краске (специальное покрытие с микрочастицами слюды или другими пигментами, преломляющими и отражающими свет под разными углами), которая отражает до 93% солнечного излучения, летом в квартире будет в разы комфортнее: в жару фасады будут светлеть и отражать больше солнечного света — так дом не перегреется. Зимой покрытия будут темнеть, лучше удерживать тепло и помогать снизить расходы на отопление. 

Также существует технология "умного" стекла (smart‑glass), со специальной жидкокристаллической пленкой (PDLC), которая может быстро становиться матовой под воздействием электрического тока. Сегодня она применяется, в частности, для повышения энергоэффективности зданий. 

Степан Бугаев, основатель студии "Точка дизайна" и руководитель профиля "Дизайн среды и интерьера" в НИУ ВШЭ, считает, что совсем скоро эти технологии могут стать обыденностью в наших домах. 

Как рассказал эксперт, инновационные материалы уже производят в России. Один из ярких подтверждений этому — биобетон, созданный в Липецком государственном техническом университете (ЛГТУ) и НИУ МГСУ. Он способен самостоятельно "залечивать" повреждения. Это происходит благодаря маленьким капсулам, меньше 4 мм, в которых содержатся уреазные бактерии (производящие фермент уреазу) — при контакте с водой они "просыпаются" и заполняют трещины карбонатом кальция. Тестирования в лабораториях показали: биобетон выдержал 35 млн циклов интенсивных нагрузок, в то время как обычный бетон разрушился после 9 млн циклов. 

Как материалы изменят наши дома

По предположению эксперта, основой фундаментов и несущих конструкций в будущем могут стать новые виды биобетона. При этом технология строительства останется прежней: армированные стальные стержни будут заливаться составом. В сочетании с наноматериалами, такими как графен, это позволит создавать каркасы, устойчивые к экстремальным нагрузкам и износу. Такая инженерная система обеспечит зданиям долговечность. По мнению Бугаева, биобетон сможет прослужить в четыре раза дольше, чем обычный бетон. Так, если сейчас бетон служит около 100 лет, то биобетон, по оценке эксперта, прослужит около 400 лет. 

Программируемые и самовосстанавливающиеся материалы позволят сделать стены и перекрытия тоньше, при этом сохраняя прочность. 

В чем сложность

Бугаев считает, что главная трудность внедрения программируемых материалов и наноматериалов в строительство сегодня не в технологиях, а в экономике и понимании, как их правильно использовать. Например, цена графена сильно варьируется в зависимости от его типа (порошок, пленка, оксид) — она может достигать десятков тысяч долларов за тонну высококачественного материала. 

Биобетон с микрокапсулами бактерий или термохромные покрытия уже показывают впечатляющие результаты в лабораториях и пилотных проектах, но их массовое применение требует инвестиций, инфраструктуры и тщательной интеграции с инженерными системами зданий. 

Другие тренды строительной отрасли 

По мнению Николая Васильева, историка современной архитектуры и градостроительства, кандидата искусствоведения, доцента НИУ МГСУ и МГАХИ им. Сурикова, в будущем человек сможет строить объекты в таких местах, где работать тяжело и опасно, — в пустынях или на полярных станциях. Ручной труд будет сведен к минимуму благодаря роботам и печати зданий — созданию домов за счет печати стен на 3D-принтере. "Сейчас построить огромную станцию в Антарктиде не легче, чем в космосе", — поясняет он. А современные стеклопакеты, гнутое стекло и утеплители позволят уменьшить теплопотери в суровых климатических условиях.

3D-печать как перспективный тренд отмечает и Татьяна Осецкая, сооснователь бюро Osetskaya.Salov и вице-президент Союза московских архитекторов. По ее мнению, 3D-печать уже меняет все этапы архитектурного проектирования, "ускоряет изготовление прототипов и деталей, позволяет выпускать уникальные элементы декора, нестандартные перегородки, сложные формы мебели".

Особое перспективное направление — быстровозводимые элементы зданий или даже здания целиком. Например, в России в 2026 году уже начнется печать первого туркомплекса на 3D-принтерах, а Минстрой планирует масштабировать эти технологии. Это позволит возводить целые городские кварталы в разы быстрее. "3D-печать уже сокращает срок возведения индивидуальных домов минимум вдвое, а трудозатраты — до 80%", — отметила Осецкая. 

Мария Поворова 

Как Вы оцените?

0

ПРОГОЛОСОВАЛИ(0)

ПРОГОЛОСОВАЛИ: 0

Комментарии