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以下这十项在不久的将来能令人振奋的建筑创新，其中有部分在如今已经得到了应用。

01

自修复混凝土

混凝土是世界上应用最为广泛的建筑材料。实际上，它在地球上的消费量仅次于水。混凝土具备廉价以及广泛适应等优点，不过它容易出现开裂的情况，并且在极热和极冷的环境中，其抗压性能会变差。

过去修复有裂缝的混凝土，唯一的途径就是对其进行修补、加强，或者将其敲下来然后从头开始。然而，以后就无需再采取这样的做法了。

2010 年，罗德岛大学的研究生创建了一种新型“智能”混凝土，这种混凝土可以“智能”修复自身的裂缝。同时，化学工程教授也参与其中。之所以能实现自我修复，是因为在混凝土混合物中嵌入了微型水玻璃胶囊。当裂纹产生时，胶囊会破裂，然后释放出一种凝胶状愈合剂，这种愈合剂会变硬并填补空隙，从而实现自我修复。

这并非自修复混凝土仅有的修复方式。有其他研究人员借助细菌，或者将其嵌入玻璃毛细管，亦或是嵌入聚合物微胶囊，从而达成了类似的效果。然而，罗得岛大学的研究人员觉得他们的方法是最为经济实惠的。

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02

碳纳米管

碳纳米管的比强度比地球上其他任何材料都高。它能够被拉伸，拉伸的长度超过其自身厚度的一百万倍。

一纳米（nm）仅为一米的十亿分之一，其尺寸极为微小。一张纸有一定的厚度，而人的指甲生长速度大约是每秒 1 纳米，即便人的 DNA 链，其宽度也只是 2.5 纳米。

看来构造“纳米”级的材料似乎不太可能。然而，科学家和工程师借助电子束光刻技术等尖端技术，成功地制造出了壁厚仅为 1nm 的碳纳米管。

大粒子变小时，其表面积会不断增加。这些碳纳米管的比强度比地球上其他任何材料都高，能够拉伸超过自身厚度的一百万倍。

碳纳米管质量很轻且强度很高，能嵌入到其他建筑材料如金属、混凝土、木材和玻璃等中，以增加材料的密度和抗拉强度。工程师们还尝试在建筑材料里加入纳米传感器，以便在材料破裂和开裂之前对其进行监测。

03

透明铝材

透明铝材能够建造高耸的玻璃幕墙摩天大楼，并且它需要的内部支撑更小。

几十年来，化学工程师一直渴望开发出一种材料。这种材料结合了金属的强度和耐久性，同时又具有玻璃般的透亮性。

这种“透明金属”能够用很小的内部支撑来构建起高耸的玻璃幕墙摩天大楼。军事建筑可以安装这种薄且透明的金属窗户，它能够经受住最高级别的炮火攻击。

陶瓷经过热处理以及冷却过程后，会得到硬度很高的晶体材料。

他们把铝粉进行混合，然后给它施加巨大的压力。接着在 2000℃的高温下持续加热数天。最后进行抛光处理，从而生产出一种新材料，这种新材料像玻璃一样透明，同时又具备铝的强度。这种被称作透明铝材或者 ALON 的太空材料，已经被用于军队生产装甲窗户和光学透镜。

04

透水混凝土

较大颗粒的沥青和缺砂透水沥青会产生许多相互联通的空隙，这些空隙能够允许水通过地表，从而可以减少雨水径流。

暴风雨袭来时，会有大片雨水落下，落在马路、便道和停车场上，冲刷着大地表面的碎屑和污染物，将汽油等潜在危险化学品直接冲到下水道和溪流中。

美国环境保护署（EPA）已然确认城市地区的雨水径流属于水质污染的主要来源。

雨水可以过滤出有毒物质，这是一种既自然又有效的解决办法。土壤如同一个巨大的过滤器，能够滤除金属和其他无机物质。当雨水向下渗透经过土壤层时，微生物和植物根系会吸收过量的化学物质。

了解这点之后，工程师们创造出了一种新型的透水混凝土。这种透水混凝土能够让雨水透过道路，进而进入土壤。它使得大自然可以做过滤工作。

透水混凝土由颗粒较大的岩石和沙子构成，它能让道路中拥有 15%至 35%的开放空隙。透水混凝土的石板被铺设在砾石或其他多孔的基材之上，从而使雨水能够流入下面的土壤中。

透水混凝土是停车场上沥青的良好替代品。它能显著减少径流，浅颜色色调还能反射阳光，从而在夏天保持凉爽。

05

气凝胶隔热材料

气凝胶碳海绵放在樱花上，它比氦气还要轻，同时能够吸收自重 250 至 900 倍的油。

米开朗基罗著名的大理石雕像大卫若由气凝胶构成，它将仅有 4 磅（2 公斤）。气凝胶是地球上密度最低的物质之一，属于泡沫状固体材料，虽几乎轻如空气，但能确保有固定形状。

有的气凝胶的密度仅仅是空气的 3 倍，然而通常情况下气凝胶的重量是空气的 15 倍。

你或许会觉得凝胶是像发胶那样湿乎乎的东西。实际上，气凝胶是把凝胶中的液体给排除掉从而得到的。

除了 90%到 99%的空气之外，剩下的仅仅是二氧化硅结构。气凝胶几乎没有重量，然而却能够被拉长成薄片状的气凝胶织物。在建设项目里，气凝胶织物具备“超强隔热”的特性，因为它的多孔结构使得热量很难通过。

测试表明气凝胶织物具有隔热能力，这种隔热能力是传统玻璃纤维或泡沫绝缘材料隔热能力的 2 到 4 倍。一旦气凝胶织物的价格适中，它就能够广泛应用于建筑领域。

06

温控反应瓷砖

桌子有温度控制表面。热的东西放在桌子上面时，桌面会变色。

如今，有一家叫移动颜色()的公司在生产一种玻璃装饰瓷砖，这种瓷砖的表面涂有热致变色染料，它能够像“活着”那样随着表面温度的变化而改变。

室温下，瓷砖为光滑的黑色。当接触到瓷砖时，或者有光直射瓷砖时，亦或是温水接触瓷砖时，瓷砖颜色会转变成彩虹般的蓝色、绿色和粉红色，就如同北极光般。

07

机器人群体建筑

2014 年在芝加哥美国科学促进会的会议上。哈佛大学有一位人工智能学术研究员。这位研究员演示了一种机器人。这种机器人是受白蚁启发而开发出来的。

自然界的建筑者之一很不起眼，那就是白蚁。它凭借着如同沙子般大小的大脑，和成千上万的“同胞们”一同努力，建起了庞大而复杂的泥巴结构。

白蚁现象引起了哈佛大学机器人研究人员的注意。这种昆虫并非听取蚁穴中央的命令，而是每个白蚁依据基因程序规定的行为进行工作。这群专一的个体共同创造出了不朽的“泥塑”作品。

哈佛大学自组织系统研究小组的研究人员受白蚁启发，组建了小型建筑机器人群体来进行工作。四轮机器人能够在空地上通过搬砖的方式砌出砖墙，也能够爬墙并铺砖砌出砖墙。

它们具备传感器，能够检测到其他机器人的存在。并且它们会按照规则，彼此互不干扰地进行工作。就如同白蚁那样，没有谁去“控制”它们。然而，它们会依据程序，齐心协力地将设计转化为现实。

想象这样的应用场景：成群的机器人沿着被淹没的海岸线建造堤坝墙；成千上万的微型机器人在火星上建造空间站；深海海底的天然气管道被海里成群游荡的机器人组装完成。

08

智能公路

一家新西兰的公司已建成一个大型的“能源垫”，能够给停放着的电动车进行无线充电。接下来的步骤是把无线充电技术嵌入到实际的路面当中，如此一来，电动汽车在行进过程中就可以充电了，也就不再需要专门的充电站了。

将来可能实现其他有趣的想法，例如路面能够吸收阳光来发电，也有可能把压电材料嵌入道路之中，从而捕捉过往车辆的振动能，并且将其转变为可以使用的能源。

09

二氧化碳建筑

发电厂排放出的二氧化碳是人造温室气体的一个重要来源，机动车排放的二氧化碳也是人造温室气体的重要来源。每年，大约有 300 亿公吨的二氧化碳被排到大气中。目前，一组来自麻省理工学院（MIT）的研究人员已经成功地做到了用转基因酵母把二氧化碳气体转化为固体碳基建筑材料。

哈佛大学有“白蚁”团队，麻省理工学院的研究人员像他们一样，仅用一烧杯转基因酵母，就能利用 1 磅（0.5 公斤）二氧化碳产出 2 磅（1 公斤）固体碳酸盐。想象一下，他们若利用 300 亿吨二氧化碳，能生产出多少碳砖。

10

3D打印房屋

3D打印房屋终于变成了现实。

最近，一家荷兰建筑公司启动了一个公共艺术项目，目的是建造一幢 3D 打印的房子。不过，首先他们得建立起一个世界上最大的 3D 打印机，这个打印机被称为“房屋制造者”。

使用塑料作为原料，能够打印出如同乐高积木般的大塑料组件，接着把这些组件组装成大房子的各个房间。

再次像乐高积木那样，将各个房间固定在一起，并且加上打印成型的外部设计，这样房屋就看起来像传统的荷兰式傍水小宅了。

在更早的时候，国内有一家企业已经开始使用 3D 打印机来建造房屋了。并且，十大建筑创新技术正在逐步变为现实。