USC prof udtænker smarte byggematerialer, der bevæger sig selv uden motor

Som autoriseret arkitekt bekymret for miljøet, Doris Sung blev træt af at servere kunder, der ønskede stål- og glasbygninger uden hensyntagen til, hvordan sådanne designs trækker bådladninger af energi, forværre de globale klimaændringer.

Så efter 20 år, hun forlod virksomheden og begyndte at fokusere på at bygge en bedre musefælde. Resultatet er blevet flere prototyper, der bruger "smarte byggematerialer", der kunne revolutionere arkitekturen, ændre den måde, bygninger opføres på og i sidste ende reducere byggeindustriens massive CO2-fodaftryk.

"Jeg var bekymret for klimaændringer, "Sunget, en Rolling Hills beboer, begyndte. "Men inden for arkitektur, det skete bare ikke. Jeg blev ved med at tro, at arkitektur ikke gør noget for at hjælpe dette problem, så derfor forlod jeg feltet og gik ind i forskningen."

Solfølsomme vægge, vinduer

Som forsker og professor ved USC's School of Architecture i det sidste årti, Sung har brudt vægge ned - bogstaveligt talt.

I stedet for at bruge beton- og pladeglas rettet mod at skabe uhindret udsigt og ikke energieffektivitet, hvorfor ikke lave bygninger med en "hud" som et menneskes, der automatisk lukker den rigtige mængde lys og energi ind, som en bygning har brug for og holder ude, hvad den ikke gør, hun troede.

Efter næsten ni års forskning i at prøve forskellige materialer og forskellige softwareprogrammer, et resultat var Sungs InVert vinduesskyggesystem. Hendes private firma, TBM Design, skaber vinduer, der indeholder suspenderede termo-bimetaller, som reagerer på sollys ved at vende i forskellige vinkler og endda vende på hovedet for enten at blokere for sollys eller lukke mere ind - naturligt opvarme eller afkøle bygningens indre.

Det responsive vinduessystem reducerer energiforbruget, især aircondition, som ofte er drevet af kraftværker, der forbrænder fossile brændstoffer, med mellem 28 % og 42 %. Vinduerne reagerer på elementerne uden at bruge energi - ingen motorer, kontroller eller computerchips. Solens stråling tilskynder til bevægelsen.

Sung mener, at brugen af ​​smarte materialer kan reducere størrelsen af ​​massive HVAC-systemer, der er nødvendige for at opvarme og afkøle store bygninger - en havændring i konstruktionen. Allerede, bygninger bruger mere energi end transport. I Californien, drivhusgasemissioner fra bygninger udgør 25% af statens samlede udledninger, ifølge en undersøgelse udgivet i denne måned af et energikonsulentfirma i San Francisco.

"Dang, hvis vi overhovedet kan lave den mindste ændring på en klimaskærm, så har vi taget et stort spring, " hun sagde.

Vinduer indstøbt med bimetaller

I hendes laboratorium i hendes hjem i Rolling Hills tirsdag, Sung demonstrerede vindueshudteknologien. Nogle beskriver vridningen, krøllede bimetaller som små sommerfugle, der flagrer, når de rammes af sollys. Arkitektoniske publikationer har kaldt hendes arbejde en blanding af kunstnerisk og praktisk design.

De farverige bimetaller, lavet af nikkel, mangan og kobber, er mere som halvmåner, hun sagde. De sidder på drejetap i glasruderne, men er ikke fastgjort, frit i stand til at bevæge sig som reaktion på solen. "De ligner strimler, men er elliptiske former, " hun sagde.

Hvis disse blev installeret i en 12-etagers bygning, klimaanlægget ville blive reduceret med 15 procent, sparer 360 tons kuldioxid, den vigtigste drivhusgas, der bidrager til den globale opvarmning. "Det er som at tage 78 biler af vejen permanent. Eller som at plante 6, 100 frøplanter, " sagde hun stolt.

I februar, Sung og TBM Design finansdirektør, Karen Sabath, var finalister i C40 Women4Climate Tech Challenge i Paris. Selvom de ikke vandt, de placerede sig i top 10 ud af mere end 100 bidrag, sagde Sung.

I mellemtiden hendes TED-talk har nået 1,2 millioner visninger. Hun har modtaget adskillige priser, bl. herunder National American Institute of Architects Small Projects Award og Architect Magazines R+D-pris.

Selvsamlende produkter til NASA

I laboratoriet, hun eksperimenterer også med selvstrukturerende smarte materialer, der dannes, når de rammes af sol eller varme. Hun arbejder også på selvsamlende materialer. Forestil dig et IKEA-bord, der sætter sig selv sammen, når det udsættes for lys.

"Den bruger ingen hænder, intet værktøj, bare bruge temperatur til at samle det af sig selv, " hun sagde, tilføjelse af en sådan ansøgning er i de tidlige stadier. Produktions- og montagevirksomheder er nysgerrige, fordi det ville erstatte behovet for dyre robotter. NASA har også udtrykt interesse.

"Jeg får telefonopkald fra NASA. Uden mennesker, de kunne bygge noget på månen eller på Mars, " sagde hun. "Du ville ikke have brug for et byggehold. Du kunne bare have én person til at bringe det frem."

Sung beundrer Teslas CEO Elon Musks fremskridt inden for elbiler. Hun sagde, at Tesla-elbilerne og alle elbiler fra andre bilselskaber flytter bilindustrien væk fra fossile brændstoffer meget hurtigere end byggeindustrien.

"Vi sidder fast med stål og glas, den samme gamle ting, "som udsætter en bygning for solvarme og øger energiforbruget, hun sagde. At flytte nye byggematerialer ind på markedet har været fyldt med modstand.

Det er ikke nemt at være grøn

Årsagerne til modviljen er todelt, sagde Roger Sherman, designdirektør for Gensler, et LA-baseret arkitektfirma:Forandring er altid svært, og smarte materialer koster mere.

"Faktum er, at ingen ønsker at tage en risiko på nye produkter. Dette har grundlæggende at gøre med omkostninger, " han sagde.

Så er der spørgsmålet om forandring - nogle gange er nyt ikke altid velsmagende for kunden, Craig Foster, sagde vicepræsident for Building Industry Association of Southern California i en e-mail.

"Når et nyt produkt er introduceret på markedet, det er ofte svært at få muligheder for at præsentere det, da der generelt ikke er nogen eksisterende track record eller bevisbyrde for, hvordan produktet vil se ud, når det først er påført, og hvordan det vil holde over tid."

Sherman sagde, at det er normalt for enhver industri at være på vagt over for ændringer. Han sagde, at udviklere ønsker at inkorporere mere bæredygtighed i boliger og kontorer, men det tager tid.

Sung forstår det. "Vi forsøger at bringe nye produkter på markedet, men vi forsøger også at ændre mening hos brugeren."