36. Smart Composites for Architectural Applications Charlotte Lelieveld PhD researcher Architectural Engineering Delft University of Technology [email_address]
37.
Notas del editor
Smart materialz beschikken over de eigenschap om automatsch en inherent veranderingen in hun omgeving te kunnen waarnemen en hierop te reageren met een specifieke actie of actuatie. Ze beschikken over sensorische en responsieve eigenschappen. Ze kunnen reageren op verschillende stimuli Mostly found on small scale application.
Self healing polymers, polymeren laden met ioenen, deze bind met een tegengesteld geladen ion, eindeloos process, maar actieve activatie. Capsules in elastomere is limited Barsten scheueren de capsules open, Herstel middel komt vrij, komt in contact met de katalysator, en herstel process start op, 75 % vam sterkte wordt herstelt Nadeel: er ontstaat een litteken, op deze plek kan een barst niet nogmaals genezen caoutchouc tree _ rubber boom
Surface changes, different light is absorbed Set color
Endotherm costs heat- melting Exotherm release heat Lightgewicht bouwen building, warmte acculumatie Zout oplossing of glycerol (was) Salt hydrate or glycerol based (fire problem) capsulated retofitting
Endotherm costs heat- melting Exotherm release heat Nieuwbouw licht gewicht, heat acculumation Salt hydrate or glycerol based (fire problem) capsulated retofitting
The Dong Ting Lake Bridge in China Miraikan in Japan OPgeslagen energie wordt weggeleid naar fundering
Fotokatalytische reactie, gebruikt UV licht voor de reiniging van lucht Hydrofiele oppervlakte De snelheid van het reinigen is afhankelijk van de lichtintenstiet en de wind Reactie kan eindeloos herhaald worden, alleen een electron wordt aan het process geleverd, welke door het zonlicht vrijkomt, deze maakt de vervuilde molecuul instabiel,w aardoor deze in een onschadelijke samenstelling vervalt.
Fotokatalytische reactie, gebruikt UV licht voor de reiniging van lucht Hydrofiele oppervlakte De snelheid van het reinigen is afhankelijk van de lichtintenstiet en de wind Reactie kan eindeloos herhaald worden, alleen een electron wordt aan het process geleverd, welke door het zonlicht vrijkomt, deze maakt de vervuilde molecuul instabiel,w aardoor deze in een onschadelijke samenstelling vervalt
Concept is gebaseerd op twee dimesnionele deformatie Het component moet kunnen deformeren en terugbuigen vanuit zijn intrinsieke materiaal eigenschap The deformatie moet herhaald kunnen worden Na de vervorming moet de vorm geficxeerd worden en structurele eigenschappen bezitten, zodat dit principe bijvoorbeeld extern toepasbaar is.
Currentlu, adaptive architcetural components are realized with mechanical systems. This will lead to large and complex constructions, with considerable weight. When using smart material systems, lightweight noiseless systems can be realized.
Kan meer kracht leveren dan nodig is om zichzelf te herstellen, waardoor gebruikt kan worden als actuator Crystallization 500 gram
Thermoharder material Bevries vervorming Tg- glass transitie temperatuur, wordt rubberachtig, als het materiaal afkoelt, dan herwint deze zijn stijve eigenschap Mogelijk om zelf te herstellen 200% verlenging 98% herstel
Smart composite is gemaakt van geheugen polymeer en legering. Beiden worden thermisch geactiveerd Bovenste filmpje polymeer met geintegreerde verwarminsgdraden, zodat er plaatselijk verwarmd kan worden Onderste filmpje, alloy geactiveerd door omgevings verwarming (in oven)
Geheugen legering zorgt voor de deformatie vand e composiet, terwijl de polymeer de deformatie fixeert, Heirdoor is het mogelijk om een component et maken wleke niet constastnt energie nodig heeft om zijn deformatie te handhaven De composiet betsaat uit twee soorten geheugenlegereingen welke als antagonsiten werken. Twee actuatoren zorgen voor de vervorming, en de andere zorgt voor het herstel. Deze is kleiner, odmat de polymeer ook zelf terug wilt naar zijn oorspronkelijke vorm, maar niet genoeg kracht kan leveren om de legering mee te vormen. The SMA will take care of the deformation of the composite, and the SMP will be able to fixate the deformation. This makes it possible to realize a component which doesn’t acquirean active control system to maintain teh deformation SMPs are rigid during room temperature, and will become rubbery above its glass transition temperature, when the material can be easily deformed. When cooled down, the material regains its full rigid properties. When the material is heated subsequently, the material will return to its original position, under free recovery. The deformation of the composite is activated by antagonist SMA strips. Where the one SMA will enable the deflection, the other SMA will enhance recovery together with the SMP, which can only recover itself. By only activate either one of the two antagonist shaped SMA’s a two way bending behavior of the component can be found.
Geintegreerde SMA in SMP matrix. Bottom movie the behavior of a small smart composite
Integrated SMA in SMP matrix. Bottom movie the behavior of a small smart composite
Smart composiet toegepast als geveltesselatie, voor ventilatie en zonneweringsdoeleinden Door de structurele eigenschap kan het composiet extern toegepast worden, zonder dat bijvoorbeeld wind en regen belasting de vorm beinvloed. Dit systeem kan ook passief toegepast worden, waarbij zonlicht gebruikt kan worden als stimulus
Gevelelementen voor eindbelasting controle. Kan zich gedragen als de vacht van een dier, de wind kan gecontroleerd over de gevel gevoerd worden, om de koelte van de noordzijde naar de zuidzijde te verplaatsen door middel van windcontrole
Facade elements for windload control. Can behave like the fur of an animal, the wind can be controlled on the facade surface
Negative polarity stretch/ compress Small deformation, small electric current- no usable as energy harvesting system Speakers transducers