Günümüzde binaların tasarımında ve yapımında sadece işlevsellik ve estetik unsurlar dikkate alınmıyor. İnşaat sektöründe sürdürülebilirlik; verimlilik, çevreye olumsuz etkilerin azaltılması, kaynakların etkin kullanımı ve yaşam kalitesini iyileştiren tasarımlar gibi önceliklerle her geçen gün daha fazla önem kazanıyor. Herhangi bir yapının temel taşı olan malzemelerin doğru seçilmesi, yapının performansını ve yaşam döngüsünü iyileştirebilir. Akıllı malzemeler, sürdürülebilir ve verimli inşaatın geleceğidir.
Geleceğin binaları, çevresel etkiyi en aza indirmeyi, doğal kaynak kullanımını azaltmayı ve verimliliği artırmayı hedeflemelidir. Bu nedenle akıllı seçimlere yönelmek önemlidir. Günümüzde akıllı malzemelerin maliyeti yüksek ve erişimi sınırlı olsa da daha sürdürülebilir çözümlere olan yoğun talep düşünüldüğünde önümüzdeki yıllarda bu ürünlerin iyileştirilmesi ve daha erişilebilir hale gelmesi muhtemeldir. Yazımızda, bu malzemelerden bazılarını tanıtmaya çalıştık.
Akıllı Malzemeler Nelerdir?
Akıllı malzemeler, sürdürülebilirlik kavramı çerçevesinde, iklim değişikliğine yanıt vermek üzere tasarlanan verimli malzemelerdir. Daha dayanıklı ve verimli akıllı malzemeler elde etmek için bazıları hala geliştirme ve deneme aşamasındadır.
Verimli, dayanıklı ve sürdürülebilir oldukları için tercih edilen akıllı malzemeler, çevre dostu mimarinin geleceğidir. Akıllı malzemeler betondan cama, duyusal malzemelerden akıllı tepki veren malzemelere kadar geniş bir aralıkta çeşitlendirilebilir.
1. Rejeneratif Biyobetonlar
Hava koşullarına bağlı olarak ortaya çıkabilen çatlaklar veya yarıklar onarılmazsa genişleyebilir ve beton yapının içine su sızmasına yol açarak çeliğin paslanmasına ve yapının mekanik özelliklerinin zayıflamasına neden olabilir. Biyobeton, bakım ihtiyacını en aza indirmek için bazı bakteri türlerinden faydalanır. Besin veya oksijen yokluğunda 5-10 yıl hayatta kalabilen bu bakterilerin ürettiği sporlar, ortaya çıkabilecek herhangi bir çatlağı doğal olarak kapatabilirler.
2. Karbon Beton
Normal takviyeli betondan dört kat daha güçlü ve hafif olan bu karbon beton, demir elemanlarının yerine karbon ağları kullanır. Bu sayede, kaynak ve maliyet tasarrufu sağlarken çevre üzerindeki olumsuz etkileri de azaltır. Karbon, betonun katmanları arasına yerleştirilen ağ benzeri tekstil yapılar aracılığıyla ya da beton boyunca rastgele veya eşit şekilde dağılmış lifler şeklinde betona dahil edilir. Karbon elyaf, betonun çekme mukavemetini büyük ölçüde artırır.
Karbon, paslanmaya yol açmaz, bu nedenle, korozyon koruması için kalın bir beton kaplamaya gerek yoktur. Beton dayanımını güçlendirilmiş çeliğe kıyasla beş ila altı kat artırırken içeriğindeki karbon lifleri karbon içeren herhangi bir maddeden üretilebilir. Karbon beton, geleneksel betondan dört kat daha hafiftir ve kullanım ömrü güçlendirilmiş çeliğe kıyasla çok daha uzundur.
3. Hidroseramikler
Hidrojel ve kil seramik kullanılarak oluşturulan bir kompozit malzeme olan hidroseramikler, İspanyol mimarlık enstitüsü öğrencileri tarafından geliştirilmiştir ve hacimlerinin 400 katına kadar su tutabilen hidrojel kabarcıkları içerirler. Bu özellik sayesinde hidrojel kabarcıkları suyu emer ve sıcak günlerde buharlaşarak çevreyi soğuturlar. Yağmurlu ve sıcaklığın düşük olduğu bir günde, boyut olarak büyüyen kabarcıklar, kendilerini yeniden düzenler ve termal yalıtkan görevi görür. Böylece binaların termal konforu ve enerji verimliliği artar. Isıya ve suya duyarlı olan hidroseramikler, bir iç mekanın sıcaklığını 5 derece düşürebilir.
4. Kendi Kendini Temizleyen Malzemeler
İnşaat sektöründe, kendi kendini temizleyen boya, cam ve seramik gibi malzemeler halihazırda kullanılır. Bu ürünlerin ortak noktası, bileşimlerinde titanyum dioksit nanopartikülleri bulunmasıdır; bu element, fotokataliz yoluyla yani ışığa maruz kaldığında kimyasal reaksiyonların hızını artırarak yüzeyden mikroorganizmaları ve kirleri temizler.
5. Termobiyometal
Isındığında kıvrılıp soğuduğunda düzleşen termobiyometal malzemeler, sıcaklık/iklim koşullarına duyarlı olan akıllı bir malzemelerdir. Güneş ışığı altında kendiliğinden tepki vererek gölgeli alanlar oluşturabilirler. Bu ısıya duyarlı malzemeler, verimli ve dayanıklı olmasının yanı sıra, hafif ve kolay işlenebilirdir.
6. Işık Yayan Çimentolar
Geri dönüştürülebilir ve enerji verimli bir malzeme olan ışık yayan çimentolar, kendi kendini aydınlatan akıllı ve çevre dostu bir malzemedir. Gündüz doğal güneş ışığıyla şarj olan bu sürdürülebilir malzeme geceleri ışık yayar. Işık yayan çimentolar, kaynak kullanmadan sürdürülebilir doğal bir ışık şarj yöntemi kullanır, yani kaynak israfı yapmaz. Çimentonun mikro yapısının güneş enerjisini emmeye uygun hale getirilmesiyle elde edilen bu malzeme, Dr. Jose Carlos Rubio tarafından geliştirilmiştir.
7. Karbon Fiber
İnce, güçlü kristal karbon filamentlerinden yapılan karbon fiber, bina ve yapıların inşasında giderek daha fazla kullanılır. Geleneksel çelik malzemeyle kıyaslandığında daha güçlü ve daha sert bir yapısı vardır. İnsan saçı inceliğindeki karbon ipliklerinden oluşan karbon fiber, tasarımlara uygun olarak farklı şekillerde dokunabilir. Esnek olması nedeniyle zorlu çevresel koşullar karşısında dayanıklıdır.
Karbon fiberin kompozit yapısı doğal kuvvetlere ve basınca dayanabilir ve şu özellikleriyle öne çıkar:
- Çelikten 5 kat daha güçlüdür.
- Hafiftir (düşük ağırlık/mukavemet oranı).
- Dayanıklı ve uzun ömürlüdür.
- Yüksek kimyasal dirence sahiptir.
- Yüksek çekme dayanımı gösterir.
- Termal genleşmesi düşüktür (Yüksek sıcaklıkları tolere edebilir).
8. Aerojel
“Donmuş Duman” olarak da adlandırılan Aerojel, yalıtım amacıyla kullanılan bir malzemedir. Amonyak, krom, kalay veya karbon sıvı jellerinin süperkritik kurutmasıyla hazırlanır. En yaygın Aerojel türü olan silika Aerojel, sıvı dolu gözeneklerin gazla değiştirildiği bir soljel reaksiyonundan elde edilir. Aşırı ısıya karşı mükemmel bir yalıtkan olan Aerojel’i geliştirmek için nanoteknolojiden faydalanılır. Dünyanın en düşük yoğunluklu katı maddesi ve en etkili ısı yalıtkanı olan Aerojel, borular, kablolar, boya katkısı (koruyucu kaplama) ve yanmaz kaplama için yalıtım malzemesi olarak kullanılır.
Aerojel’in, dayanıklılık, daha az alan kullanımı, ısıyı ve soğuğu kesme, ağır darbelere, yangına ve akustiğe karşı yüksek direnç, hafiflik ve yarı saydamlık gibi faydaları vardır.
