白蚁丘有一天可能会启发“有生命、会呼吸”的建筑

白蚁可能让人类感到讨厌,但它们的巢穴可以教会我们一些关于可持续性的知识。
Large termite mound in the African Savannah
白蚁可能很快就会帮助建造而不是破坏建筑物。 Deposit Photos

白蚁通常被认为是结构性害虫,但两位研究人员持稍有不同的观点。正如最近在Frontiers in Materials上发表的一篇新论文所详述的,隆德大学的David Andréen和诺丁汉特伦特大学的Rupert Soar研究了白蚁在其巨大的巢穴中展示出的数千万年的建筑经验。根据两人小组的发现,这些昆虫的能力可以启发新一代绿色、节能的建筑。

白蚁负责建造世界上最高的生物结构,有记录以来最大的巢穴高达42英尺。然而,这些昆虫并不是随意建造它们的家园——事实上,这些结构是精心设计的,以最大限度地利用周围的环境。例如,纳米比亚的白蚁巢穴依赖于被称为“出口复合体”的复杂、相互连接的隧道。正如Frontiers的公告所解释的,这些巢穴的复合体在11月至4月的雨季向北生长,以便直接暴露在中午的阳光下。然而,在一年中的其余时间里,白蚁会阻塞这些出口隧道,从而根据季节调节通风和湿度水平。

为了更好地研究建筑的复杂性,Andréen和Soar创建了一个出口复合体片段的3D打印副本。然后,他们使用扬声器模拟风,通过模型发送振荡量的CO2-空气混合物,同时跟踪质量传递率。巢穴内的湍流取决于振荡的频率,这随后将多余的湿气和呼吸气体移出巢穴内部。

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然后,研究小组创建了一系列出口复合体的二维模型。通过电机驱动振荡量的水穿过这些网状隧道后,Andréen和Soar发现,机器只需将空气来回移动几毫米,就可以将水强制穿过整个模型。研究人员发现,白蚁只需要少量的风力就能为其巢穴的出口复合体通风。

研究人员认为,将出口复合体的设计整合到未来建筑物的墙壁中,可以通过微小的空气通道创建有前景的绿色建筑。这可以通过粉末床打印机等技术以及低能耗传感器和执行器来移动建筑物内的空气来实现。

“在为建筑物通风时,您希望保持室内温度和湿度的微妙平衡,同时又不阻碍污浊空气的排出和新鲜空气的进入,”Soar解释道,他补充说,出口复合体是“一个复杂的结构,可以同时解决多个问题:保持我们家的舒适度,同时调节呼吸气体和湿气通过建筑围护结构的流动,”几乎不需要或不需要空调。一旦实现,研究小组相信社会可能很快就会看到“真正的有生命、会呼吸”的建筑的出现。

 

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