由:戴夫·鲁斯
一开始，有泥。最早的人类住宅是用泥土和稻草砖在太阳下烘烤而成的。古罗马人是第一个尝试混凝土的人，他们将石灰和火山岩混合在一起，建造了宏伟的建筑，比如罗马的万神殿，它仍然是最大的未加固建筑混凝土世界上的圆顶[来源:普瑞特]。
几个世纪以来，工程师和架构师他们发明了不断创新的方法来建造更高、更坚固、更美丽的建筑，使用改变游戏规则的材料，比如钢梁、抗震基础和玻璃幕墙。
广告
但是建筑技术的未来会怎样呢?会不会有一天，嘈杂的建筑工人被成群的自主纳米机器人所取代?混凝土地基上的裂缝有朝一日会奇迹般地自行愈合吗?加油站会被在自动充电道路上行驶的电动汽车所取代吗?
请继续阅读我们在不久的将来列出的10个最令人兴奋的建筑创新。有些甚至在今天还在使用。
混凝土是世界上使用最广泛的建筑材料[来源:乌鸦]。事实上，它是地球上消耗的第二大物质，仅次于水。鲁宾斯坦]。想想每年建造的所有混凝土房屋、办公楼、教堂和桥梁。混凝土价格便宜，适应性强，但在极端高温和寒冷的压力下，它也容易开裂和变质。
在过去，唯一的办法修补混凝土裂缝就是修补，加固，或者拆掉它，从头开始。但现在不是了。2010年，罗德岛大学(University of Rhode Island)的一名研究生兼化学工程教授发明了一种新型的“智能”混凝土，它可以“愈合”自己的裂缝。混凝土混合物中嵌入了硅酸钠的微小胶囊。当裂缝形成时，胶囊破裂并释放出一种凝胶状的愈合剂，这种愈合剂会变硬以填补空隙。URI]。
广告
这并不是混凝土自我修复的唯一方法。其他研究人员使用了细菌或嵌入玻璃毛细管或聚合物微胶囊，以达到类似的效果。然而，罗德岛的研究人员认为他们的方法是最具成本效益的。
延长混凝土的使用寿命可以带来巨大的环境效益。世界范围内的混凝土生产目前占全球二氧化碳排放量的5%[来源:鲁宾斯坦]。智能混凝土不仅能让我们的建筑更安全，还能减少温室气体的排放。
一个纳米是十亿分之一米。这是难以置信的小。一张纸有10万纳米。你的指甲大约每秒生长1纳米。即使是你的DNA链也只有2.5纳米宽。NANO.gov]。在“纳米”尺度上制造材料似乎是不可能的，但利用电子束光刻等尖端技术，科学家和工程师已经成功地制造出了碳管，其壁只有1纳米厚。
当一个较大的粒子被分成越来越小的部分时，它的表面积与质量的比例就会增加。这些碳纳米管的强度重量比是地球上任何材料中最高的，而且可以拉伸的长度是其厚度的一百万倍[来源:国家统计局]。碳纳米管重量轻、强度高，可以嵌入金属、混凝土、木材和玻璃等其他建筑材料中，以增加密度和抗拉强度。工程师们甚至正在试验纳米级传感器，这种传感器可以监测建筑材料内部的应力，并在裂缝发生之前识别出潜在的裂缝或裂缝。NanoandMe.org]。
广告
几十年来，化学工程师们一直梦想着一种材料，它将金属的强度和耐用性与玻璃的水晶般纯净结合在一起。这种“透明金属”可以用来建造需要较少内部支撑的高耸的玻璃幕墙摩天大楼。安全的军事建筑可以安装薄透明的金属窗，不受最高口径火炮的影响。想象一下，你可以用这些东西建造一个巨大的水族馆!
早在20世纪80年代，科学家们就开始试验一种新型陶瓷，这种陶瓷是由一种粉末混合物制成的铝，氧气和氮。陶瓷是一种坚硬的，通常是结晶的材料，通过加热和冷却的过程制成。在这种情况下，铝粉被置于巨大的压力下，在2000摄氏度(3632华氏度)下加热数天，最后抛光，产生一种完全透明的玻璃状材料，具有铝的强度。Ragan]。
广告
被称为透明的铝这种太空时代的材料已经被军方用于制造装甲窗户和光学镜片。
在暴雨期间，雨水倾泻在道路、人行道和停车场上，冲刷着地面的碎片和污染物，并将汽油等潜在有毒化学物质直接冲进下水道和溪流。美国环境保护署(EPA)认定，铺砌的城市地区的雨水径流是水污染的主要来源。
大自然有它自己的过滤毒素的方法雨水。土壤是金属和其他无机物的极好过滤器。当雨水穿过土壤时，微生物和植物根系会吸收多余的化学物质:欧洲航天局]。了解到这一点后，工程师们发明了一种新型的透水混凝土，它可以让雨水直接穿过路面，让自然发挥作用。
广告
透水或透水混凝土由较大的岩石和沙子颗粒构成，在路面上留下15%到35%的开放空间[来源:环境保护署]。透水混凝土板铺在砾石或其他多孔基材上，让雨水沉淀到下面的土壤基材上。透水混凝土是很好的替代品沥青在停车场。它不仅可以显著减少径流，而且混凝土的浅色可以反射阳光，在夏天保持凉爽。
如果米开朗基罗著名的大卫大理石雕像是用气凝胶它的重量只有4磅(2公斤)!气凝胶是地球上密度最小的物质之一，它是一种泡沫状的固体材料，尽管几乎和空气一样轻，但仍能保持其形状。有些类型的密度只比空气重3倍，但通常气凝胶比空气重15倍。Aerogel.org]。
你可能会认为凝胶是一种潮湿的物质，比如发胶。但气凝胶是通过从凝胶中除去液体制成的。剩下的就是硅结构，90%到99%是空气。气凝胶几乎没有重量，但可以纺成薄片的气凝胶织物。在建筑工程中，气凝胶织物显示出“超绝缘”特性。它的多孔结构使热量难以通过。在测试中，气凝胶织物的绝缘能力是传统玻璃纤维或泡沫绝缘材料的两到四倍。LaMonica]。一旦价格降下来，它可以在建筑中广泛应用。
广告
如果你生活在1991年，住在地上，你很有可能拥有一件超彩t恤。通过某种科学奇迹，一种叫做热变色染料——Hypercolor公司生产的t恤会随着体温的变化而变色。广告让它看起来超级酷和性感;你的女朋友可以把她热乎乎的手放在你的胸前，留下一个发光的印记。但实际上，你身体最热的部位通常是你的腋窝。发光的腋窝=不是超级性感。
如今，一家名为Moving Color的公司生产涂有热致变色涂料的玻璃装饰砖，这种涂料可以随着表面温度的变化而“活起来”。在室温下，瓷砖是有光泽的黑色，但当你触摸瓷砖时——或者用直接的光或温水照射它们——颜色就会像北极光一样变成彩虹色的蓝色、粉红色和绿色。最酷的应用当属变色淋浴了。对于Moving Color来说，好消息是房子没有腋窝。
广告
大自然最巧妙的建造者之一是谦逊的人白蚁。它的大脑只有一粒沙子那么大，它和成千上万的同伴一起建造巨大而复杂的泥结构。白蚁引起了哈佛大学机器人研究人员的注意，因为这种昆虫不听从某个白蚁核心架构师的命令。每只白蚁都按照基因设定的行为规则单独工作。作为一群一心一意的个体，它们一起创造了不朽的泥土作品。
受白蚁的启发，哈佛大学自组织系统研究小组的研究人员制造了小型建筑机器人，这些机器人可以作为一个群体一起工作。这种四轮机器人可以把每块砖举起来，爬上墙，然后把砖铺在空地上，这样就可以建造像砖一样的墙。它们有传感器来探测其他生物的存在机器人还有互不妨碍的规矩。就像白蚁一样，没有人“控制”它们，但它们被编程为共同构建特定的设计。
广告
想象一下这些应用:成群的机器人沿着危险的被洪水淹没的海岸线建造堤坝;成千上万的微型机器人在火星上建造空间站;或者由成群游动的机器人组装深海天然气管道。一个类似的实验使用一群自主飞行机器人建造了一个巧妙的起伏砖塔[来源:利吉特]。
三维打印终于成为了主流。Makerbot正在销售漂亮的桌面机器，可以打印出完全渲染的3d塑料玩具、珠宝、机器零件和假肢。但是如果你想打印比鞋盒大的东西呢?你真的能造一个足够大的3d打印机来打印一个塑料房子吗?
答案是肯定的。一个荷兰建筑公司发起了一项雄心勃勃的公共艺术项目，建造3d打印房屋。但首先，他们必须建造世界上最大的3d打印机之一，称为Kamermaker或“房间制造者”。使用与小型3d打印机相同的塑料原料，Kamermaker可以打印出类似乐高玩具的大型塑料部件，这些部件将被组装到房子的各个房间中。然后，房间将锁在一起——再一次，想想乐高——房屋的打印外观设计成传统的荷兰运河房屋。
广告
与此同时，一家中国建筑公司正在使用一种巨大的3d打印机建造房屋，这种打印机可以喷洒一层层水泥建筑垃圾组装房屋。该公司表示，每套房屋的成本不到5000美元，一天最多可以生产10套。监护人]。
谷歌(Google)正以其无人驾驶汽车但是，如果智能汽车仍然必须在“愚蠢”的道路上行驶，那它们还有什么用呢?
最令人兴奋的新想法之一是，道路可以充当电动汽车的充电器。新西兰一家公司已经制造出了一个大型“充电板”，可以为停放的汽车无线充电电动汽车【来源:巴里]。下一步是将无线充电技术嵌入到实际的路面上，这样电动汽车就可以在行驶中充电。再也没有加油站了!
广告
其他有趣的想法可能在未来的某一天成为现实，包括路面吸收阳光来发电，或者——甚至更酷——在路面上嵌入压电晶体，这种晶体可以捕捉过往车辆的振动，并将其转化为可用的能量。0到60倍]。
二氧化碳发电厂和汽车排放的二氧化碳是人为温室气体的最大单一来源。每年，我们向大气中排放超过300亿吨(330亿吨)的二氧化碳，加速了全球变暖的破坏性影响[来源:Trafton]。当能源部门正在进行捕获或“隔离”地下二氧化碳排放的实验时，麻省理工学院(MIT)的一组研究人员已经成功地使用转基因酵母将二氧化碳气体转化为固体碳基建筑材料。
与哈佛大学白蚁研究小组一样，麻省理工学院的研究人员也受到了大自然的启发，这次是鲍鱼。像其他甲壳类动物在美国，鲍鱼可以将海洋中的二氧化碳和矿物质转化为碳酸钙，从而形成坚硬的外壳。研究人员分离出鲍鱼用来矿化二氧化碳的酶，并设计了一批酵母来生产它。一个装满转基因酵母的烧杯可以从1磅(0.5公斤)的二氧化碳中产生2磅(1公斤)的固体碳酸盐[来源]Trafton]。想象一下，他们可以用300亿吨二氧化碳制造多少碳砖。
想要了解更多改变世界的发明和未来主义者的预测，请查看下一页的相关HowStuffWorks链接。
看电影让人既兴奋又害怕一群自主飞行的机器人建造一些美丽的东西，或者自动驾驶机器人汽车无缝地停在塔可钟汽车餐厅。我们正在创造的机器，其人工智能很快就会与我们自己的“有机”智能相媲美。在99%的情况下，这将是一件好事，使道路更安全——谷歌的汽车还没有发生事故或收到罚单——并将过去需要数百小时危险的人工劳动的任务自动化。但如果说好莱坞教会了我们什么，那就是智能机器最终会反抗我们，收割我们的器官来制造电池。我只希望我们的科学进步竞赛能被一个强有力的道德“关闭”开关所控制。为了安全起见，我晚上会拔掉所有“智能”电器的插头。我喜欢我的脾在这里，谢谢。
请复制/粘贴以下文本以正确引用HowStuffWorks.com的文章:
广告
