用“骨头”建造的摩天大楼，你敢住吗？
材料牛注：具有自我修复功能的人造骨材料和天然木材，很有可能代替传统的钢筋和混凝土，成为未来的建筑结构材料。目前，剑桥大学的科研人员正致力于天然材料在建筑中的开发和利用，绿色环保的骨制和木制的摩天大楼离我们不远了！
目前，城市中大部分建筑物都以钢筋和混凝土为基础，但专家表示，未来建筑可能会依赖人造骨材料。随着越来越多的人涌进城市，开发商们不得不考虑采用更加环保的方式扩建城区。
本月初，英国国家统计局的数据预测显示，未来25年内英国人口将增加970万，这意味着英国需要在2039年以前建造容量比现在的伦敦还要大的城区，以容纳新增人口。
科学家指出，像伦敦这样的大城市迫切需要找寻其他方式解决人口不断膨胀的问题，同时还要合理控制碳排放。中心城区寸土如金，所以需要在有限的空间，利用可持续材料建造更高的大楼供人们居住。钢筋和混凝土显然难以胜任，但是可自我修复的人造骨材料却有可能做到这一点。
生产钢筋和混凝土带来的碳排放占全球总量的十分之一，大大加剧了温室效应。材料必须在极高的温度下进行处理，消耗大量能源，才能成为合适的建筑材料。
剑桥大学工学院的Michelle Oyen博士指出：“我们能用钢筋和混凝土建造各种楼房，这也并不代表非用钢筋和混凝土不可。工程师喜欢从能源角度解决问题，而大自然则喜欢利用信息解决问题，这是两种完全不同的方式。所有现存的建筑标准都是以钢筋和混凝土为建筑材料而制定的，那么采用全新的建筑材料必须对整个行业重新思考。要想真正做出改变，重要的是考虑行业的发展。”
虽然一些科学家试图寻找更加节能环保的方式生产钢筋和混凝土，但是Oyen还是希望采用更加天然的材料。她已经在实验室中成功研制出小型的人造骨和蛋壳样品，将有可能用于建筑材料中。这些材料的制造过程在室温下就可以进行，消耗能源极少。
然而，探索的道路还很漫长，我们可能要等很久才能住进用人造骨和蛋壳建造的房子里。这些骨头中，蛋白质和矿物质元素含量的比例大致相当，其中矿物质提供足够的硬度，而蛋白质防止其断裂。
虽然骨制材料会发生断裂，但这并不常见，而且它有一个无数工程师都希望人造材料拥有的特殊技能——自我修复。科学家相信，将两种材料结合在一起将会是一个有效的方案。在研制人造骨头和蛋壳材料时，将矿物质成分直接添加到胶原蛋白中，后者是动物中含量最丰富的蛋白质。
Oyen博士说：“非常有趣的一点是，构成骨头的矿物质可以在胶原蛋白上沉积，蛋壳可以在胶原蛋白的基础上往外纵向扩展。这两种复合材料很有可能结合在一起形成一种超强的晶格型结构，这正是我们想要研究的、科学有趣的地方。”
来自剑桥大学建筑学院的Michael Ramage博士也相信天然的材料能够更广泛地用于建筑领域。他有几项正在进行的课题，研究木材在大型建筑中的用途，而木材正是最为古老的建筑材料之一。
Ramage博士最近与PLP建筑设计事务所以及工程师Smith和Wallwork合作，向伦敦市长提交了一份80层300米高的木制摩天大楼的建造计划。这项计划一旦审核通过并加以实施，不仅可以在一百万平方英尺的土地上为超过1000人提供居住场所，还具有多功能的塔台和中层平台，这将成为伦敦市中心巴比肯艺术的一部分。
与其他天然材料一样，采用木材作为建筑用材的最大好处是可再生，不像钢筋和混凝土。Ramage博士也在研究木材的其他优势，比如成本低，改善施工周期等。他说：“如果伦敦想要容纳日益增长的人口，必须要增加人口密度。一种方法是建造更高的楼，我们觉得人们会更喜欢用天然材料建造的高楼，而不是钢筋和混凝土。但基本前提是，木材以及其他天然材料没有被过分开采，因为我们不能透支。几乎每一座历史建筑，从国王学院教堂到英国议会大楼，都使用了大量的木材。”
目前，世界上最高的木制建筑是在挪威卑尔根的一座14层公寓，但是Ramage博士预测，未来的城市将会是木制摩天大楼与钢筋混凝土大楼并存的局面。
Ramage博士说:“采用木材作为建筑材料对环境非常有好处，而且城市可能会安静许多，因为很多木材建筑都会提前造好，送到施工现场后只需要组装，这样所需的货车数量大约只有混凝土建筑的五分之一。也就是说，以前建造一座混凝土高楼需要五辆货车，现在建造一座木制高楼只需要一辆就够了。无论是在成本，环境，还是交通方面，木制建筑都展现出非常大的优势。”
本文由材料人编辑部WDY翻译，万鑫浩审核。
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