化材为筑(3)
既然家族如此重要,那么我们究竟是从何而来的呢?一般情况下,格拉斯可看作是碱金属的硅酸盐和碱土金属(钙、镁等)或金属(铅、锌、铜等)中一种或几种硅酸盐的固溶体[9],其组成大致可用下式表示:Na2O?CaO?6SiO2或Na2SiO3?CaSiO3?4SiO2。这个时候我们就不得不提到家族成员的‘出生’过程了:将砂子、纯碱和石灰石等原料按一定的比例混合,在高温熔窑中熔炼后再经冷却凝固后,新的格拉斯成员就诞生了!由于在这个过程中冷却速度很快,我们体内的微粒还来不及整齐排列为结晶格子就凝固了,所以我们是非晶态物质,这也是我们家族光线透过率极高的原因。”
格拉斯小姐顿了顿,有条不紊地讲:“近年来,随着科技的进步,各类建筑材料的性能也变得更加优越,我们格拉斯家族自然也耐不住性子,不满足现有的‘一亩三分地’,家族业务逐年扩展,家族成员也随之连年扩增:比如热膨胀系数小的硼玻璃、高强度的钢化玻璃、隔热性能优良的玻璃纤维等,各类玻璃特性各异,满足着建造的不同需求。当然啦,我也有着不少的用武之地呢!”
莱米小姐凑近了话筒补充道,“你们可千万不要被我的外表所迷惑了哦,虽然我看起来晶莹剔透,仿佛脆弱得像花瓶,实际上夹层玻璃在建筑领域的作用可大着呢,甚至可以和前面那位康瑞特先生做同样的工作。我的诞生,使多层玻璃的复合形态从理想变为了现实,同时很大程度上提高了玻璃的强度,让格拉斯最终可以成为梁、板、柱这类建筑中的受力构件。通过这种方式,再配合酸蚀、磨砂、网印、全息镀膜等先进的技术手段,在建筑师手中我可以变成建筑内的任何一个构件[4]——这让理论上更加纯粹的‘透明’建筑变为可能,建筑物可达到‘漂浮在空中’的既视感,甚至在未来产生‘隐身’的建筑。”
图2 密斯?凡德罗设计的范斯沃斯住宅[10]
演说最后,格拉斯小姐说:“早在20世纪中叶,我的家族就陷入了一场业内舆论的风波。现代四大建筑师之首密斯?凡德罗设计的玻璃屋——范斯沃斯住宅(图2)受到了广泛的争议。密斯在设计中将玻璃的透明性与建筑的纯粹性运用到了极致,这让不少民众甚至使用者感到不适,认为它失去了住宅应有的私密性,为此人们争论不休,褒贬不一[11]。因此,对于建筑材料使用时如何兼顾合理和实用的原则,是我们家族未来需要思考的问题。”
4 绿色建筑的“春天”——奈农家族
最后登台的重量级嘉宾来自建筑王国中正在崛起的新兴阵营——新型建筑材料联盟,这一家族在该联盟中当属“金字招牌”。在人们的注视下,一位皮肤洁白细腻的少年悠然地踱步上台,似乎并没有因压轴出场而感到慌张。少年淡定地站定在舞台中心,开口说道:“观众朋友们,大家好!我是斯里卡?奈农(Silica Nano),学名为纳米二氧化硅。我来自奈农(Nano)家族,平时被人们亲切地称作纳米材料。”
少年兴致勃勃地说:“想必各位对纳米材料早已有所耳闻。它是指尺寸在1–100 nm间的粒子构成的材料,比我们常见的颗粒小得多。比如我,就是由这些极其细微的SiO2颗粒构成。我的微观形态为球形,呈絮状和网状的准颗粒结构[12]。人们常说‘结构决定性质’,我们奈农家族成员因而具有一系列与众不同的化学和物理性质,并很大程度上推动了近年来绿色建筑的革命与发展。”
“先来聊聊我在建筑王国的工作吧!”少年稍作停顿后说,“我虽年轻,但是与诸多家族有着越来越密切的合作关系。举个例子,我时常拜访康瑞特家族,我可以使他们的强度、韧性、抗渗性和耐久性能都得以提高——这是因为我在混凝土的制备过程中与西门家族中的氢氧化钙发生了进一步的反应,从而改善了混凝土中水泥浆体与骨料的界面结构和性能。
再比如,当我变身为气凝胶形态时,纳米级二氧化硅降噪、吸声、透光好的特性则会深受格拉斯家族的喜爱——这个时候我也可以改善莱米小姐(夹层玻璃)的特性,让她的绝热效果比以往高好几倍。
长余辉发光材料是一种新型的节能材料,研究表明,由我为主要原料制成的硅酸盐长余辉发光材料不仅有着良好的化学稳定性和热稳定性,而且拥有造价低、烧结温度低的优势,这对于长余辉材料的发展有着深远的意义。
实际上,奈农家族成员众多,我的兄弟姐妹们在建筑王国中扮演着各式各样的角色,时刻造福着人类。比如,奈农家族中的碳纳米管无论是强度还是韧性,都远远优于任何纤维。将碳纳米管作为复合材料增强体,预计可表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性及各向同性[13];如果把透明疏油、疏水的纳米材料颗粒组合在大楼表面或窗玻璃上,大楼就不会被空气中的油污弄脏,玻璃也不会沾上水蒸气[14],在保证高层建筑洁净如新的同时,还省去了危险系数很高的清洁工作。
文章来源:《化学通报》 网址: http://www.hxtbzzs.cn/qikandaodu/2021/0426/649.html
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