Ritter Smart Materials in Architektur, Innenarchitektur und Design
1. Auflage 2006
ISBN: 978-3-7643-8266-7
Verlag: Springer
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark
E-Book, Deutsch, 191 Seiten
ISBN: 978-3-7643-8266-7
Verlag: Springer
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark
Die Anwendung von Smart Materials in der Architektur ist ein innovatives, dynamisches Gebiet, in dem Forschung, Entwicklung und Anwendung im Bau fließend ineinander übergehen. Smart Materials mit ihren reversiblen Wechseleigenschaften reagieren auf Stimuli wie Licht, Temperatur und elektrisches Feld. Sie verändern sich dabei in Form, Farbe, Viskosität etc. Zu den faszinierendsten Entwicklungen gehören Formgedächtnis-Legierungen oder Phase Change Materials. Es lassen sich beispielsweise selbsttätig agierende kinetische Fassaden entwickeln oder auch Tapeten, die temperatur- und lichtabhängig Farbe und Muster verändern. Das Buch stellt einleitend die Entwicklung dieser Materialien sowie ihren Kontext in Architektur, Design und Kunst dar. Ein systematisch aufgebauter Überblick mit zahlreichen Details über Eigenschaften, Technologien, Produkte und Projekte wird anhand von rund zwanzig Materialgruppen gegeben.
Autoren/Hrsg.
Weitere Infos & Material
1;vorwort;7
2;trends und entwicklungen;10
3;innovative materialien und produkte;26
4;EIGENSCHAFTSVARIIERENDE SMART MATERIALS;45
4.1;FORMVARIIERENDESMARTMATERIALS;46
4.1.1;thermostriktive smart materials;47
4.1.1.1;THERMAL EXPANSION MATERIALS (TEM) / DEHNSTOFFE (DS) > MATERIALIEN, PRODUKTE, PROJEKTE;47
4.1.1.2;THERMOBIMETALLE (TB) > MATERIALIEN, PRODUKTE, PROJEKTE;53
4.1.1.3;FORMGEDÄCHTNIS-LEGIERUNGEN (FGL) > MATERIALIEN, PRODUKTE, PROJEKTE;59
4.1.2;elektroaktive smart materials;66
4.1.2.1;ELEKTROAKTIVE POLYMERE (EAP) > MATERIALIEN, PRODUKTE, PROJEKTE;66
4.2;FARB- UND OPTISCH VARIIERENDE SMART MATERIALS;72
4.2.1;photochrome smart materials;73
4.2.1.1;PHOTOCHROME MATERIALIEN (PC) > MATERIALIEN, PRODUKTE, PROJEKTE;73
4.2.2;thermochrome und -trope smart materials;80
4.2.2.1;THERMOCHROME/-TROPE MATERIALIEN (TC, TT) > MATERIALIEN, PRODUKTE, PROJEKTE;80
4.2.3;elektrochrome und -optische smart materials;89
4.2.3.1;ELEKTROCHROME/-OPTISCHE MATERIALIEN (EC, EO) > MATERIALIEN, PRODUKTE, PROJEKTE;89
4.3;ADHÄSIONSVARIIERENDE SMART MATERIALS;98
4.3.1;photoadhäsive smart materials;100
4.3.1.1;TITANDIOXID (TiO2) > MATERIALIEN, PRODUKTE, PROJEKTE;100
5;ENERGIEAUSTAUSCHENDE SMART MATERIALS;109
5.1;LICHTEMITTIERENDE SMART MATERIALS;110
5.1.1;photolumineszierende smart materials;111
5.1.1.1;FLUORESZENZ > MATERIALIEN, PRODUKTE, PROJEKTE;111
5.1.1.2;PHOSPHORESZENZ > MATERIALIEN, PRODUKTE, PROJEKTE;118
5.1.2;elektrolumineszierende smart materials;125
5.1.2.1;INJEKTIONS-ELEKTROLUMINESZENZ | LIGHT-EMITTING DIODES (LED) > MATERIALIEN, PRODUKTE, PROJEKTE;125
5.1.2.2;DICKSCHICHT-ELEKTROLUMINESZENZ | ELECTROLUMINESCENT MATERIALS (EL) > MATERIALIEN, PRODUKTE, PROJEKTE;130
5.1.2.3;POLYMER-/SMALL-MOLECULES-ELEKTROLUMINESZENZ | ORGANIC LIGHT-EMITTING DIODES (OLED) > MATERIALIEN, PRODUKTE, PROJEKTE;135
5.2;STROMGENERIERENDE SMART MATERIALS;142
5.2.1;photoelektrische smart materials;143
5.2.1.1;FARBSTOFF-SOLARZELLEN (DYE SOLAR CELLS, DSC) > MATERIALIEN, PRODUKTE, PROJEKTE;143
5.2.2;thermoelektrische smart materials;148
5.2.2.1;THERMOELEKTRISCHE GENERATOREN (TEG) > MATERIALIEN, PRODUKTE, PROJEKTE;148
5.2.3;piezoelektrische smart materials;154
5.2.3.1;PIEZOELEKTRISCHE KERAMIKEN/POLYMERE (PEK, PEP) > MATERIALIEN, PRODUKTE, PROJEKTE;154
5.3;ENERGIEAUSTAUSCHENDE SMART MATERIALS;164
5.3.1;wärmespeichernde smart materials;165
5.3.1.1;PHASE CHANGE MATERIALS (PCM) > MATERIALIEN, PRODUKTE, PROJEKTE;165
6;MATERIEAUSTAUSCHENDE SMART MATERIALS;173
6.1;MATERIEAUSTAUSCHENDE SMART MATERIALS;174
6.1.1;gas-/wasserspeichernde smart materials;175
6.1.1.1;MINERALISCHE AD-/ABSORBENTIEN (MAd, MAb) > MATERIALIEN, PRODUKTE, PROJEKTE;175
6.1.1.2;ABSORBENT/SUPERABSORBENT POLYMERS (AP SAP) > MATERIALIEN, PRODUKTE, PROJEKTE;182
7;Quellen, Bildnachweis;188
Thermobimetalle- Projekte (S. 56-57)
In Erweiterung der Anwendungsbereiche können Thermobimetalle (TB) auch direkt für architektonische Anwendungen interessant sein. Dies gilt insbesondere für ihren Einsatz als Stellelemente, Steuer- und Regelungselemente sowie Feder- und Kompensationselemente. Bisher sind nur wenige Anwendungen im Bereich der Architektur bekannt.
Entwickelt und eingebaut wurden autonom öffnende und schließende Lüftungsklappen in Gewächshäusern sowie im Brandfall selbsttätig schließende Brandschutzklappen. Gegenwärtig wird ein selbsttätig im Brandfall ausfahrender Klemm-Mechanismus bei Brandschutztüren der unteren Preiskategorie auf der Basis von Thermobimetallen entwickelt, um einem Verzug des Türblatts entgegenzuwirken und damit den Durchlass von Rauchgasen in andere Gebäudeabschnitte zu unterbinden.
Auch sind selbsttätige, durch die Außenlufttemperatur gesteuerte Zu- und Abluftöffnungen an Fassaden denkbar, doch fehlt es bisher an einer konkreten Umsetzung. Nachfolgend wird mit der Polyreagiblen Mechanomembran eine mögliche architektonische Anwendung vorgestellt, die für den großmaßstäblichen Einsatz als Teil einer wettersensitiven Gebäudehülle weiterentwickelt werden könnte.
Axel Ritter, Deutschland Wettersensitive kinetische Gebäudehülle / Deutschland (1997)
Dass zukünftige Gebäudehüllen hochkomplexen mechanischen Systemen gleichen, erscheint durch die Entwicklung der Polyreagiblen Mechanomembran, einer bionisch inspirierten Baumembran mit wettersensitiver Ausstattung, durchaus vorstellbar. Im Vorfeld des Entwurfs, einer technischen Umsetzung des Vorbilds der menschlichen Haut als Gebäudehülle, hat der Autor deren Anatomie und Eigenschaften, insbesondere Wechseleigenschaften, analysiert.
Gerade die Fähigkeit menschlicher Haut zur reversiblen dreidimensionalen Deformation durch Dehnung infolge direkter mechanischer Beanspruchungen oder durch aktive Kontraktionen der Hautmuskeln, die Fähigkeit zum Farbwechsel durch Bräunung oder Rötung und die Fähigkeit der Klimaregulierung durch aktives Ausscheiden von Flüssigkeit und die dadurch entstehende Verdunstungskälte erschienen für eine Gebäudehülle interessant und mit Hilfe von entsprechend sensitiven Strukturen unter Verwendung von Smart Materials in abgewandelter Form technisch umsetzbar.
Analog zu den Reaktionen der Haut und des angeschlossenen Nervensystems sollten die Reaktionen der technischen Membran vom Wetter bestimmt werden. Entsprechend sollte die Membran eine gegenüber mechanischen Beanspruchungen ausreichend elastische Matrix aufweisen, über die Fähigkeit des Farbwechsels infolge von Temperatur- und Luftfeuchteänderungen der umgebenden Luftmassen verfügen und wie das natürliche Vorbild selbsttemperaturregulierend sein, indem die zur Klimaregulierung durch Ausscheidung benötigte Flüssigkeit durch die Membran selbst in Form von Regenwasser aufgenommen wird.
