Η επίδραση των υλικών νανοτεχνολογίας στον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό

Abstract

Materials affect architectural design since the beginning of human civilization and architectural expression. The use of advanced technology offers a wide range of possibilities in the implementation of architectural design and especially Nanotechnology provides new, innovative and revolutionary materials that can change the design and performance of buildings. In this context, the basic questions which prompted the start of the study aroused. The main objective of this dissertation is to support, with the use of scientific research, the idea that nanotechnology materials (nanomaterials or hybrids) decisively affect the shape, function, construction and durability of buildings or other human structures. The ultimate goal is to launch further research regarding the integration of Nanotechnology in Architecture. This study attempts to support the hypothesis through theoretical and empirical approach. The theoretical - bibliographical survey begins with a brief historical review of the development of the construction materials and their apparent influence on architectural design. Then, an overview of Nanotechnology and its materials takes place and presents the interesting possibilities these materials have, which give life to the conceptual framework of modern architecture. The empirical part of the study is to support the case through a dual approach strategy. The first strategy relates to the discovery of evidence supporting the case, through research in literature and analysis of applied architectural examples incorporating nanotechnology. The advantages of nanotechnology materials such as properties of self-assembly, self-healing and self-repair are highlighted. Flexibility and dynamic of forms and aesthetics, adaptation to external and internal requirements, protection of the quality of living conditions and control of the microclimate are now possible functions, combining innovative new features in an innovative and energy efficient way. The second strategy is the design and execution of a field research, where, through specially designed questionnaires, a representative sample of individuals is called to assess the relationship between the two main variables, namely the effect of nanotechnology on architectural design. Beyond the field research, an experimental application of nanotechnology materials is attempted on a model proposal of a simple building envelope and on other building structures. The first and main conclusion of the research is that nanotechnology materials clearly and decisively affect the architectural design and lead to the creation of a new architectural language, which will greatly affect the style and the character of modern architecture. In addition, the knowledge gained from this study and its findings lead to new proposals for further research in an innovative and most promising sector, the sector of Nanoarchitecture.

Τα υλικά επηρεάζουν τον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό από την απαρχή του ανθρώπινου πολιτισμού και της αρχιτεκτονικής έκφρασης. Η χρήση της προηγμένης τεχνολογίας προσφέρει ένα ευρύ φάσμα δυνατοτήτων στην εφαρμογή του αρχιτεκτονικού σχεδιασμού και παράλληλα η Νανοτεχνολογία παρέχει νέα, καινοτόμα και επαναστατικά υλικά που μπορούν να αλλάξουν το σχεδιασμό και την απόδοση των κτιρίων. Μέσα σε αυτό το κλίμα διαμορφώθηκαν τα βασικά ερωτήματα που κινητοποίησαν την έναρξη της μελέτης. Βασικός στόχος της παρούσας διατριβής είναι η υποστήριξη μέσω επιστημονικής έρευνας της υπόθεσης ότι τα υλικά νανοτεχνολογίας (νανοϋλικά ή υβρίδια) επηρεάζουν καθοριστικά τη μορφή, τη λειτουργία, την κατασκευή και τη διάρκεια των κτιρίων ή άλλων ανθρώπινων κατασκευών και απώτερος στόχος της είναι να δώσει το έναυσμα για περαιτέρω έρευνα σε ό,τι αφορά την ενσωμάτωση της Νανοτεχνολογίας στην Αρχιτεκτονική. Η παρούσα διατριβή επιχειρεί την υποστήριξη της υπόθεσης μέσω θεωρητικής και εμπειρικής προσέγγισης. Η θεωρητική – βιβλιογραφική έρευνα ξεκινά με μια σύντομη ιστορική αναφορά στην εξέλιξη των υλικών κατασκευής και της καταφανούς επιρροής τους στο σχεδιασμό. Στη συνέχεια, γίνεται μια επισκόπηση της Νανοτεχνολογίας και των υλικών της, και παρουσιάζονται οι ενδιαφέρουσες δυνατότητες των υλικών αυτών που δίνουν ζωή στο εννοιολογικό πλαίσιο της σύγχρονης αρχιτεκτονικής. Στο εμπειρικό μέρος της μελέτης γίνεται η υποστήριξη της υπόθεσης μέσω της στρατηγικής διπλής προσέγγισης. Η πρώτη στρατηγική αφορά την ανακάλυψη αποδεικτικών στοιχείων της υπόθεσης, μέσα από τη βιβλιογραφική έρευνα και την ανάλυση παραδειγμάτων εφαρμοσμένης αρχιτεκτονικής με ενσωμάτωση της νανοτεχνολογίας. Στα παραδείγματα αυτά υπάρχει ένα μεγάλο πλήθος δεδομένων, που βοηθούν στην υποστήριξη της υπόθεσης. Τονίζονται τα πλεονεκτήματα των υλικών νανοτεχνολογίας όπως είναι οι ιδιότητες της αυτο-συναρμολόγησης, αυτο-ίασης και αυτο-επιδιόρθωσης. Συνδυάζοντας τις καινοτόμες νέες δυνατότητες, η ευελιξία και η δυναμική μορφών και αισθητικής, η προσαρμογή στις εξωτερικές και εσωτερικές απαιτήσεις, η προστασία της ποιότητας των συνθηκών διαβίωσης και ο κατά περίπτωση έλεγχος του μικροκλίματος είναι τώρα λειτουργίες εφικτές με τρόπο καινοτόμο και ενεργειακά αποδοτικό. Η δεύτερη στρατηγική αφορά το σχεδιασμό και την εκτέλεση έρευνας πεδίου, όπου, μέσα από ειδικά σχεδιασμένα ερωτηματολόγια, καλείται ένα αντιπροσωπευτικό πλήθος ατόμων συγκεκριμένης ειδικότητας να αξιολογήσει τη σχέση μεταξύ των δύο βασικών μεταβλητών, δηλαδή την επιρροή που ασκεί η νανοτεχνολογία επάνω στον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό. Πέρα από την έρευνα πεδίου επιχειρείται και πρακτική εφαρμογή των δυνατοτήτων των υλικών μέσα από την πρόταση μοντέλου κτιριακού κελύφους και άλλων μικρότερης κλίμακας κτιριακών εφαρμογών που ενσωματώνουν υλικά νανοτεχνολογίας με ενδιαφέρουσες ιδιότητες. Το πρώτο και κύριο συμπέρασμα είναι ότι η νανοτεχνολογία και τα υλικά νανοτεχνολογίας σαφώς επηρεάζουν τον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό και οδηγούν στη δημιουργία μιας νέας εκφραστικής γλώσσας της αρχιτεκτονικής ιδέας, που θα επηρεάσει σημαντικά το στυλ, το ρυθμό και το χαρακτήρα της σύγχρονης αρχιτεκτονικής. Επιπρόσθετα, η γνώση που αποκτήθηκε από την παρούσα μελέτη και τα ευρήματά της οδηγούν σε νέες προτάσεις για περαιτέρω έρευνα, σε ένα τομέα καινοτόμο και πολλά υποσχόμενο, στον τομέα της Νανοαρχιτεκτονικής.