Componentes móviles en edificios como persianas cuyo diseño se copió de soluciones naturales; ese es el tema de la investigación realizada por un equipo de la Universidad Técnica de Munich TUM, la Universidad de Friburgo y la Universidad de Stuttgart. El objetivo es equiparlos con elementos impulsores que puedan moverse sin ningún aporte de energía. Sirviendo como modelo aquí están los conos de pino, que utilizan los diferentes comportamientos de hinchazón de sus tejidos para abrirse cuando están húmedos o cerrarse cuando están secos.
En todo el mundo, el uso de los edificios representa el 40 por ciento del consumo total de energía. Alrededor de la mitad de esto se usa para el control del clima. Aunque las persianas y otros elementos móviles de la fachada se pueden usar para optimizar la transparencia de la carcasa del edificio al calor y la luz, su electricidadlos motores también requieren energía para mover estos sistemas.
"La arquitectura sostenible necesita con urgencia nuevos materiales para cumplir con los requisitos de alta eficiencia energética y protección del clima", dice el químico, científico forestal e investigador de materiales Profesor Cordt Zollfrank. En la Cátedra de polímeros biogénicos en el campus de StraubingPara Biotecnología y Sostenibilidad del TUM, está investigando los principios básicos relacionados. Su objetivo es desarrollar elementos de accionamiento y actuadores que puedan convertir señales en movimientos mecánicos sin consumir energía.
Junto con arquitectos, ingenieros civiles y botánicos, ha encontrado métodos futuristas que permiten utilizar mecanismos naturales para mejorar el equilibrio energético de los edificios. En un artículo conjunto en la revista especializada Materiales avanzados , el equipo informa sobre el estado de la investigación en esta área y demuestra las posibilidades de los modelos del mundo vegetal.
El material reemplaza al motor
Los conos de pino y abeto maduros cierran sus escamas cuando llueve para proteger las semillas. Sin embargo, cuando está seco, se abren y liberan. Durante este movimiento, la composición de las paredes celulares juega un papel crucial.están compuestos principalmente de lignina, que no se hincha mucho, y celulosa, que es buena para hincharse. Debido a la diferente orientación de las fibrillas de celulosa en el tejido de las escamas, se curvan hacia adentro cuando la humedad es alta y hacia afuera cuandoestá seco
"Lo emocionante de esto es que la energía para estos movimientos no proviene de procesos metabólicos, sino únicamente de mecanismos físicos y propiedades de los materiales", dice el profesor Zollfrank. A través de la combinación de materiales con diferentes tendencias de hinchazón, ya ha tenido éxitoen el desarrollo de dichos elementos de accionamiento biomiméticos, llamados actuadores, que también están compuestos por dos capas de materiales que absorben cantidades variables de líquido y se comportan de manera similar a sus modelos naturales.
Superando los límites físicos
Sin embargo, antes de que puedan usarse a gran escala en la arquitectura, el material que los investigadores aún necesitan resolver es un problema que afecta la escalabilidad: cuanto más grande es la célula o el tejido, más tiempo requiere que el agua penetre en los poros haciael interior. Algo que lleva dos horas en un cono de pino llevaría varios años en un edificio. Por lo tanto, para utilizar la hidráulica de los conos de pino para aplicaciones en arquitectura, primero será necesario superar un límite físico.
Toda una cuestión de los enlaces correctos
Para este propósito, Zollfrank propone un tipo de proceso de reestructuración a nivel de material. "Desacoplamos el tamaño del tejido y llevamos todo a la magnitud de una célula individual", explica. A través de enlaces cruzados elegidos inteligentementeSe crea un complejo celular cuyos componentes individuales, sin embargo, todavía actúan como células individuales y absorben agua extremadamente rápido.
"La pregunta ahora es cómo se pueden diseñar dichos enlaces cruzados de la manera más eficiente posible y cómo crearlos en cualquier tamaño", dice Zollfrank. Sin embargo, para aplicaciones prácticas posteriores, también puede imaginar materiales porosos de biopolímeros cuyos poros están llenoscon un líquido extremadamente hidrofílico hidrogel. Los investigadores de materiales ya están trabajando en esto. Es solo cuestión de tiempo antes de que descubramos qué solución finalmente llegará a la arquitectura del futuro.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Técnica de Munich TUM . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :