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自然科学知识——十万个为什么
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绿色材料铺就“绿色世博会”展馆

  对于此次世博会,同济大学材料科学与工程学院副院长任杰教授认为,既然以城市生活为主题,就要打造“绿色世博”,融入生态、环保等理念,其中,一个很重要的环节就是材料。 

  绿色材料“穿行”各馆 

  “以前人们总认为城市生活是很舒服的,其实,城市的建设和发展带来了很多不利于人们健康生活的东西。生活在水泥森林中,随着工作的节奏加快,很多人都会产生一种城市病,会感到恐慌、紧张。人们本着“更好的生活”这个初衷来到了城市,到头来却生病了,这与初衷是相违背的。于是我们想通过世博会来实现人们的这一愿望,享受到城市的温馨。”任杰的观点很鲜明。 

  “上海世博会主要由两大类材料,一类是用在场馆建筑中的材料,还有一类是消费性的材料,是一次性使用的,像木筷啊、托盘啊、路标啊等等。”在任杰看来,世博要打造“绿色世博”,很重要的环节就是材料。 

  绿色材料是指在原料采取,产品制造使用和再循环利用以及废物处理等环节中与生态环境和谐共存并有利于人类健康的材料,它们要具备净化吸收功能和促进健康的功能。绿色材料是在1988年第一届国际材料会议上首次提出来的,并被定为21世纪人类要实现的目标材料之一。绿色材料包括循环材料净化材料绿色材料和绿色建材。


上海世博会芬兰展区总代表胡毅督所阐述的芬兰馆“冰壶”的设计就是佐证。

  从外部看,好似冰川时期被磨蚀后自然形成的“壶穴”的芬兰馆是一座可持续发展的绿色建筑。胡毅督说,芬兰馆在垃圾回收处理、水净化技术和空气循环系统等方面,均展示清洁能源技术的应用。芬兰馆展馆的外立面,更是首次全部采用了生态回收材料,这种材料用塑料、泡沫和纸张构成,经过特殊处理以保证坚固性,这也是芬兰第一次向世界介绍这种新材料。 

  胡毅督表示,芬兰希望能在世博会后,将这栋独特的绿色建筑留在中国再利用。它的建造采用拼装,在世博会后可根据计划拆解,在异地原样重建。 

  作为第四个公布国家馆建筑设计方案的国家,西班牙将一个空间分割成与以往的四方盒子形不同的篮子形状,整个展馆用钢管作为结构,墙皮则是编织的柳条,室内使用竹子和半透明纸作为材料。 

  该馆的负责人透露,“通过科学和技术创新来重塑城市社区”是西班牙国家馆的主题。根据设计,西班牙国家馆的建筑材料以环保材料为主,有弧度的钢梁相交形成像篮子一样的结构,外墙覆盖着柳条。“这样的设计不仅方便了日后的拆卸,也可以让自然光可以随意的透过钢管和柳条射进室内。”“参观者在不同的展馆位置,会欣赏到不同的建筑效果。” 

  考虑到节能,该展馆内部主要使用了竹子和半透明纸作为材料,顶部则使用太阳能板。这样的设计理念也与西班牙国家馆的位置临近黄浦江和卢浦大桥有关。相关工作人员介绍,场馆的设计方案已经考虑到了上海台风、梅雨等气候因素。“建筑非常牢固,而且场馆设计也考虑到了如何调节室内温度。” 

  除了芬兰以及西班牙馆外,此次世博会有大量场馆采用了环保绿色材料。据悉,瑞士国家馆的智能LED帷幕,由大豆纤维制成,既能发电,又能降解;日本国家馆的外墙,采用太阳能发电装置的超轻膜结构,号称“会呼吸的墙”;意大利国家馆采用的“透明水泥”,在混凝土中加入玻璃质地的成分,还带有不同透明度的渐变……

  中国绿色技术走向世界 

  在场馆建设中,中国自主研发的新材料也纷纷亮相:智能温控玻璃镀膜,用在建筑物的玻璃上,能实现冷热智能调节,保证建筑物隔热效果;自保温节能墙体材料,将淤泥烧结成砖,在保护环境的同时,可使建筑外墙随室外环境变化而变化;隔热保温板,具有耐久性能和高热阻值,能减少温室气体和其他污染气体的排放…… 

  这些材料都已被广泛应用于世博建筑中。 

  在节能方面,把太阳能转换成一些可利用的能源,是通过材料来实现的。世博场馆的建设中除了考虑资源的综合利用外,还要考虑节能。世博会要经过一个夏天,很多保温材料就是起到一个节能的效果。 

  资料显示,绿色材料包括三个方面,一个是废弃物的综合利用,城市固体废弃物的综合利用,废弃混凝土的综合利用,这些都在世博会的场馆建设中有所体现。 

  此外,对可降解材料也有所使用。这些材料是用生物质工程,将原来含有淀粉的植物转变成完全可降解的材料,而不是用资源有限的石油做的。这些材料可以用在世博场馆的包装材料上。 

  作为承担首批科教兴市重大科技产业攻关项目“可降解材料和世博科技”专项中“绿色可降解包装材料”的关键技术的任杰解释,现在大部分高分子材料来源于化石性的资源,来源于石油。也有一些替代资源。比如,玉米的附加值比较低,多用于饲料、酒等。如果把它做成材料,做成塑料马甲袋、快餐盒、工业塑料、光盘、汽车内饰件等,就可以减少石油的使用量。从一定程度上降低中国对石油的依赖。此外,也可以用纳米技术做成的涂料。它具有自清洁,防腐,调温调湿的作用。“这些都是我们在绿色材料上的科技成果,可以通过世博会展示给世人看。” 

  任杰表示,他们现在正在开发一种调温调湿的涂料。包括太阳能的光电转换的材料,包括屋顶都是通过材料实现太阳能的转化,把太阳能转化成热能、空调的能源等等。这些对材料科技都提出了一个挑战。 

  据悉,世博馆中使用的材料要达到3个标准,即3R原则,降低资源消耗(Reduce)、材料是可重复使用的(Reuse)、循环使用(Recycles)。 

  在任杰看来,世博会是个很好的窗口,它是举办国向世人展示自己国家科技实力的一个非常好的窗口。中国馆的建设,对于展现中国在绿色材料方面的科技实力也很有帮助。 

  加强材料的后续利用 

  据资料显示,纵观历史上的世博场馆,实现形式都离不开建筑材料。最早的伦敦世博会的水晶宫是用钢铁的构架和玻璃的组合建成的。水晶宫从此就引起了建筑技术的革命。1889年著名的埃菲尔铁塔,用的是钢材。直到最近的日本举办的爱知世博会用了大量的来自于自然的材料,比如竹子、芦苇等。这些材料可以保温隔热,将来拆掉后也是回归自然,对环境也不会产生很大的压力,真正体现了“绿色材料”的概念。 

  任杰认为,与爱知世博会相比,中国在绿色的理念上是一样的,但是中国地域的背景有所不同。爱知是在一个自然地区开发的,展会结束后要全部恢复原貌,所以他们选择材料都是从“选择于自然,回归于自然”这个角度出发的。而上海世博会是在城市中举办的,展会结束后不会全部拆掉的,所以上海世博会会碰到一个后续利用的问题。 

  “这就像1992年西班牙塞维利亚世博会和2000年德国汉诺威的世博会,他们都考虑世博会场馆后续利用。而爱知世博会结束后要拆的,所以我们不能照搬他们。还有他们材料的使用,我们也不能照搬,因为他们用了大量的稻草、竹子。上海没有那么多。”任杰建议:“虽然都是绿色的理念,但是方式不同,我们可以用一些城市废弃的建筑垃圾,像一些包装材料啊、健康的涂料啊等。”


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