Upload
out-of-the-box-seminar
View
493
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Danijel ReboljNano-gradnja, koncept in pogoji za implementacijo--31.3.2010, Maribor
Citation preview
NanoGradnja: avtomatizacija gradnje stavb s
pomočjo nano in biotehnologije
Prof. dr. Danijel ReboljUniverza v Mariboru, FG.KGPI
nanoGradnja - motivi
Gradbena industrija
5% CO2 samo cement
10% materiala v izgubo
20-30% dela v izgubo
1.6 milijarde prebivalcev Zemlje nima ustreznega bivališča
Potenciali NT in BT
nanoGradnja - cilji
Upoštevaje potenciale
ogljičnih nanomaterialov
nanorobotike in nanofabrikacije
biotehnologije
zasnovati „top-down“ koncept gradnje iz nano v metersko raven
formulirati pogoje, zahteve in smernice za nadaljnje raziskave
nanoGradnja - koncept
Nanoroboti
z ogljikom iz CO2 iz zraka
gradijo kompaktno strukturo karbonskih nanocevk (KNC) z zahtevanimi lastnostmi
z uporabo svetlobe
kot zunanjim virom energije, in
za posredovanje instrukcij, kodiranih z uporabo različnih valovnih dolžin
digitalni 3D model
Posamezne valovne dolžine določajo, kakšne KNC naj nanoroboti sestavljajo
Projektor svetlobe
tloris 0
tloris 0
Plast nanorobotov
Ukaz:- sestavljaj KNC strukturoz visoko nosilnostjo
Ukaz:- sestavljaj KNC strukturoz visoko nosilnostjo
Ukaz:- Sestavljaj plastprevodnih KNC
Vse napeljaveso vključene (vodovod, električnoomrežje,...)
Začasen, podporniKNC materijal, ki se po zaključkurazgradi
Zgradba postopomaraste...
nanoGradnja - zahteve
1. Poseben Informacijski Model Zgradbe (BIM) in orodja za modeliranje
2. Svetlobni projektor
3. Nanomaterial - 3D KNC struktura
4. Nanoroboti
Za podrobno določanje polne geometrije nosilno-izolacijske strukture,
za modeliranje inštalacij (vodovod, kanalizacija, elektrika, komunikacije...)
kot volumskih komponent modela s posebnimi lastnostmi materiala (trdnost, prevodnost, barva,...)
nanoGradnja - zahteve
Poseben model in orodja
nanoGradnja - zahteve
Poseben model in orodja
Dodajanje struktur za podporo vseh delov brez vertikalne povezave s tlemi
nanoGradnja - zahteve
Poseben model in orodja
Visoko integrirana orodja za modeliranje, analize in simulacije (BIM+)
nanoGradnja - zahteve
Svetlobni projektor
Ukazi = valovne dolžinevsak tip KNC predstavlja druga „barva“
Poseben spekter za preprečitev interference z naravno svetlobo
Ustrezna resolucija
Ustrezen energijski fluks
Stabilna lega
Karbonske nanocevke (KNC) lahko imajo izjemne lastnosti Natezna trdnost do 63 Gpa (izmerjeno)
Električna prevodnost
Prozornost ali obarvanost
ki se načrtujejo z geometrijo KNC
3D KNC struktura: poln, kompakten materijal, gostote 182 Kg/m3
nanoGradnja - zahteve
3D KNC
Za 1m3 3D KNC je potrebno
3.6 GJ energije (klasična gradnja 3-13 GJ)
0.87106 m3 zraka (v 1m3 je 0.2g C)
pri pretoku zraka 1m/s je potrebnih za 1m3 3D KNC 10 dni
v 10 dneh dobimo potrebno energijo 3.6GJ s 70m2 solarnih celic
nanoGradnja - zahteve
3D KNC
nanoGradnja - zahteve
Nanoroboti
Trenutne raziskave so osredotočene na uporabo v medicini in elektroniki
Mehanistični pristop
http://www.foresight.org/nanomedicine/Gallery/Captions/Image218.html http://i190.photobucket.com/albums/z305/mooreth/qutemolsimbevelgear.gif
nanoGradnja - zahteve
Nanoroboti
Mehanokemijska nanomanufaktura
Biološki nanoroboti, krmiljeni z magneti
nanoGradnja - zahteve
Nanoroboti
Zahteve:
Energija iz svetlobe
C iz CO2 iz zraka
Instrukcije preko svetlobe (z ustrezno interpretacijo valovnih dolžin)
sestavljanje 3D KNC strukture z zahtevanimi lastnostmi
http://www.zekesmithillustration.com/port/nature.html
nanoGradnja - zahteve
Nanoroboti
Dosežki sintetične biologije:Escherichia chromi (Cambridge UK, iGEM 2009)
nanoGradnja - zahteve
Vprašanje zame ni ali lahko bio & nanotehnologija postavljene zahteve izpolnita, temveč kdaj jih bosta.
Obstaja namreč potrditev koncepta.
www.n2mbuilding.org
Vplivi?
Na okolje: izključno pozitivni vplivi
Na udobje: inerten, „topel“ material
Na družbo: možni so različni scenariji
Tehnologija kot javno dobro
Tržne „sile“ pocenitev gradnje
Višja kakovost gradnje
Manjša potreba po delu človeka
nanoGradnja - skupina
Danijel Rebolj, FG UM
Martin Fischer, CIFE Stanford University
Drew Endy, Biotech Stanford University
Thomas Moore, Michigan State Univ.
Roman Jerala, Kemijski inštitut
Vlado Bazjanac, Lawrence Berkeley NL
Andrej Šorgo, FNM UM