智慧材料“X檔案”

科技的日益進步，智能化家居生活不再是人們的幻想。而要實現真正意義上的智能家居，不僅體現在建筑內部弱電系統的應用，還應包括能源優化系統、生態綠化系統、廢棄物管理與處置系統、水熱光氣聲環境優化系統等。充分體現建筑與周圍環境的協調關系以及自身的穩定性可持續性，充分體現綠色建筑節能建筑和生態建筑的思想內容。要實現上述目標是一個復雜的系統工程，這其中，基于智能建筑材料的開發應用是非常重要的一方面。

我們通常所說的智能控制主要包括室內溫濕度自動調節、光調節、智能節能、物聯網、智能音視頻、節能等內容系統；智能安防主要包括身份識別、智能鎖、監控系統等。而聰明的房子，未來的生活，都離不開智能材料在相生環境中的作用，也是連接智能產品或智能系統的紐帶。

智能材料在建筑中的應用廣泛，結構型智能建筑材料可對建筑結構的性能進行預先的檢測和預報，不僅大大減少結構維護費用，更重要的是可避免由于結構破壞而造成的嚴重危害。建設部建筑智能化技術專家委員會主任委員張文才先生說“安全，舒適，宜居，才是智能化家居的初衷”。

【部分材料正在普及】

控溫調濕是我們居住環境的智能體現，也是目前許多商家和地產開發商正在普及的。在采訪南京高旭建材有限公司的高級工程師何先生時，他以建筑中的功能元素之一濕度調節為例，闡述智能材料的優勢。“若使用當前的智能建筑技術，需要通過HVAC（Heating Ventilating and Air Conditioning） 系統實現，能耗很大。”而一些建筑材料本身具有調節濕度的功能，可以充分加以利用。傳統材料中比如木材的平衡含水率作用、石膏的“呼吸”作用，這二者都可隨空氣濕度的變化吸收或放出水分，但新開發的某些智能材料其調濕作用更明顯”。也就是說用智能材料會比傳統材料省時省財，節能實用。

TIM材料（保溫隔熱透明外墻）和電泳玻璃

鑫山幕墻的總工程設計師李樹兵先生以意大利米蘭設計師Ennio Arosio設計的玻璃房子為例，材料都是由高度透明的、超高強度的玻璃構成，其玻璃厚度6—7毫米，可在冬季特別的加熱，這其中便使用到了TIM材料（保溫隔熱透明外墻）和電泳玻璃。電泳玻璃是在雙層玻璃面上有透明的導電涂層，中間充滿懸浮液。當通電時，懸浮液中的黑色針狀懸浮顆粒產生定向排列，改變透明度；根據電壓大小也可連續調光。

特點：像這種在玻璃房子的設計是一種完全公開的、有悖于常人所習慣的、沒有任何遮掩束縛的家庭生活。與傳統墻體材料相比卻更能充分保證保暖、物理安全。恰如其分地使用好智能材料，是智能化家居的根本；使人過上一種回歸自然的生活，也應該是未來人們期望倡導的生活方式。

X提示：依托電等媒介，雖然強度高，但如果出現破損情況，會漏電，存在一定程度上的安全隱患。此外，造價高，施工輔料價格高，也是商家頭疼的問題。

感光乳膠漆

家居中常用的乳膠劑也該更新換代，如今智能可調光乳膠漆由德國研究正式問世，這種乳膠漆是在組分中加入“可逆變光劑”、“復合高分子穩定劑”等符合材料，使產品可自動調節光亮度自動適應環境。

特點：很多的資料中提到智能家居中的光線可調特點，大部分歸功于電子科技的應用，卻往往忽略涂料的智能感應也起到了至關重要的作用，智能不僅依靠電子科技的能耗達到所需要的效果。

X提示：價格高，普通家居中對產品的認識往往停留在傳統產品上。

露珠仙外墻涂料

一個聰明的家從內到外智慧組成，外部也有其獨特的智能清潔方法。德國波恩大學的Barthlott博士多年從事荷葉效應的生物研究，以他為主研發的露珠仙外墻涂料，仿生荷葉葉面微結構，利用荷葉效應產生自清潔效果，通過放大7000倍的顯微鏡可以看到荷葉使水和塵埃在其表面的接觸面積減少了90%多，水被排除得幾乎毫無殘留，并帶走了每一顆附在水中的塵埃顆粒。同樣，在放大到7000倍的顯微鏡下，露珠仙也具備了這一特性。

特點：據悉，“露珠仙”已來到中國市場，青島化工部海洋涂料研究所相關研究人員表示，高性能水性防污涂料正是受到了露珠仙外墻涂料的啟發，新型的涂料將給使用者帶來更好更多的選擇，更人性化，建筑的后期維護成本將會大大減少。

X提示：產品初進中國，產品技術在符合中國市場中會有所調動，成本造價過高。設計師在建筑設計時往往忽略這種新技術的應用，市場接受度比較低。

聚能發光石英石

蓄能發光石材又稱為光致光超長余暉蓄光材料。經驗側無任何放射元素，非夜光劑添加，無電源自發光材料，該材料主動吸蓄太陽光、燈光、紫外光、雜散光等可見光5-10分鐘后，就可在黑暗中持續發光12小時以上，并且無限次循環發光，可根據實際需要，使其發出紅綠藍黃紫，等多種炫麗光色。

特點：無輻射、無污染的綠色新型的建材產品。具備天然石材的外觀和性能，又具備夜間發光的特殊裝飾效果。改掉以往燈光裝飾與石材各占一角各主其事的局面，使二者有機的結合到一起，給建筑物增添藝術情調及靚麗效果。不僅體現節能環保的理念，更充分展示出城市的低炭生活和對美的追求與享受。

X提示：雖然施工方面與普通石材并無兩異，但成本造價比傳統石板材造價要高出一倍。目前國內擁有此技術及實力的商家尚為少數，在市場競爭方面可以說獨占鰲頭。

電介彈性復合材料

電介彈性復合材料（Dielectric Elastomer），簡稱DE，屬于電活性聚合物（Electroactive polymers）EAP之一種，能在直流電場作用下產生極大的應變和彈性能。電介彈性復合材料在建筑上的應用還處于概念研究階段。

特點：2011年紐約建筑師德科雅頓（Decker Yeadon）提出了自穩定立面（Homeostatic Facade）的幕墻原型方案，旨在創造一個低能耗的、自動調節太陽熱量和采光的高層幕墻體系該系統的優點是具實時應變性，建筑隨時間更替可產生不同的美學效應，而且這樣的實時條件只以加載電流為前提，材料本身既是遮陽系統又是驅動器，所有變化都在局部內完成。如果建筑立面為曲面，就會產生統一系統不同變化的美學效果。

X提示：由于采用不規則圖案的方式，采光效果未必能達到均勻和舒適，而以全覆蓋的方式應用在大型項目中時，造價控制成為難以克服的問題，另外和外遮陽系統比較，在熱帶地區溫度過高的問題仍然不易解決。

【新變革亟待發展】

除了內外部顯而易見的建材，家居中為保障智能化產品正常運作，提升生活質量，不得不在優化通訊方面下足功夫。根據專業人士的介紹，目前智能化家居的樣板中會使用電磁屏蔽混凝土，這種通過摻入金屬粉末導電纖維等形成的低電阻導體材料，能在提高混凝土結構性能的同時，能夠屏蔽和吸收電磁波，降低電磁輻射污染，提高室內電視影像和通訊質量。根據南京高旭建材有限公司的有關人員介紹，目前這種混凝土還暫時處于試用階段，還打不到要普及的程度，一來是成本相對要高一些，二來是建筑設計的意識還沒有顧及到。

上海匯博新型建材研究所盧工介紹，建筑電活性聚合物在建筑上的應用還停留在實驗室和概念階段，2010年底蘇黎世聯邦理工大學（ETHZ）的建筑系和瑞士聯邦材料科學實驗室的聯合研究項目，形變（Shape shift）——走向軟質建筑，研究了如何應用EAP來構建一個可動態地適應外部環境的輕質結構系統。

智能材料的研究成果涉及信息科學、電子科學、生命科學、海洋科學和軟件科學技術等各個領域，這將對新階段中科學技術和國民經濟的發展起到巨大的推動作用。時至今日，能源和材料已成為人類生存和發展的物質基礎，決定著人類文明的發展方向。開發綠色能源，發明新型材料，建設資源節約型、環境友好型社會已迫在眉睫。

智能材料是前沿科技與材料學相結合的產物，是結合數字化設計和快速成型技術，它的出現是材料領域的一次飛躍，將帶來一場建筑設計的新革命，研究和開發的過程中都孕育著新的理論和技術，推動建筑朝著更加智能的方向發展，讓未來的人類都擁有聰明的家。