Arhitektura, Raziskave Architecture, Research - Fakulteta za ...

Martina Zbašnik-Senegačnik, Ljudmila KoprivecAR 2009/1BIOMIMETIKA V ARHITEKTURI PRIHODNOSTIsnovjo. Znanstveniki morajo torej oblikovati delno mobilnostv togem gradivu, kar je popolnoma nov koncept, netipičen zakonvencionalna gradiva. Zdravilna snov se mora premaknitido poškodovanega območja (prisotna je mobilnost atomov),trajno povezati površini med seboj in hkrati izgubljati možnostpremikanja. Prehod med začetnim gibanjem in kasnejšimfiksiranjem v prostoru se lahko realizira s temperaturnoamplitudo, kemijsko reakcijo in drugimi procesi. Prav tako jepomembno, da je gradivo med časom popravila v nepremičnempoložaju [Zwaag, 2007]. Pri samozdravilnih gradivih v grobemobstajata dve stopnji [http://www.selfhealingmaterials.nl]:• gradivo z minimalno samozdravilno lastnostjo – pri gradivu,ki ima minimalno samozdravilno lastnost, se lahko le delnopopravi poškodbo in to le enkrat. Za uspešno izvedbogradivo potrebuje vpliv zunanjega dejavnika. Lastnosti tegagradiva so lahko slabše od lastnosti konvencionalnih gradiv,njihova cena pa je višja.• gradivo z idealno samozdravilno lastnostjo – gradivo zidealno samozdravilno lastnostjo bo popolnoma popravilonastalo škodo v gradivu in sicer večkrat ter popolnoma avtonomno.Lastnosti takšnega gradiva so enake oziroma boljšeod lastnosti konvencionalnih gradiv, hkrati pa je poceni.Samozdravilne lastnosti se bodo lahko aplicirale na skoraj vsedružine gradiv. Pri njihovem razvoju se pričakuje, da se bodo najprejuporabljala gradiva z nižjo stopnjo samozdravljenja, postopoma pase bodo v ospredje postavila gradiva z idealnimi samozdravilnimilastnostmi [http://www.selfhealingmaterials.nl].Aktualne raziskaveRaziskovalne skupine po svetu razvijajo samozdravilnemehanizme za vse osnovne skupine gradiv: kovine, keramike,polimere in kompozite. Samozdravilni procesi se raziskujejo spomočjo ustreznih kemičnih snovi [Trask, 2007], ki polimerizirajozdravilno snov (agens) v poškodovanem gradivu (slika 16).Slika 16: Samozdravilni koncept mikrokapsulacije [vir: White, 2001].a) razpoke se pojavijo v matricib) pretrganje mikrokapsul in razlitje zdravilnega agensa v razpokoc) samozdravilni agens v stiku s katalizatorjem sproži procespolimerizacije, ki med seboj poveže razpoke.Figure 16: The self-curing concept of microcapsulation [source: White, 2001].a) cracks appear in the matrixb) microcapsules break open and deliver the curing agent into the crackc) the self-curing agent in contact with the catalyst triggers the process ofpolymerisation and fills up the cracks.Eden izmed učinkovitih načinov proizvodnje avtonomnegasamozdravilnega gradiva je shranjevanje zdravilnega agensa,ki po poškodbi delno obnovi mehanske lastnosti gradiva. Prof.Scott White, eden najvidnejših in najuspešnejših raziskovalcev,je s svojo skupino na univerzi v Illinoisu razvil v gradivusistem mikrokapsul v votlih vlaknih. Mikrokapsule, polnjene stekočim lepilom, se nahajajo v običajni matrici, kot sta epoksiali beton. Razpoka, ki se pojavi v sistemu, sproži pretrganjemikrokapsule. Tekoče lepilo zapolni nastali prazen prostor,fiksiran v določen položaj. V tem konceptu obstaja popolnaločitev funkcij. Matrica omogoča mehansko trdnost gradiva,medtem ko zdravilni povzročitelj (agent) nima funkcijevse dokler ne pride do poškodbe. Takšno gradivo postanepotencialno samozdravilno [Zwaag, 2007: 12].• primer: biomimetični mikrovaskularni avtonomni kompozitiV raziskavah je problematičen omejen postopek samozdravilnihprocesov, saj se po raztrganju mikrokapsule popolnomaizčrpa količina zdravilnega agensa. Rešitev omejenih virovsamozdravilnega agensa je cirkulacijski sistem (vzor jedelovanje v bioloških sistemih), ki kontinuirano napolnjuje47