Барилгын салбарын тулгамдсан асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд илүү бат бөх, хөнгөн, тогтвортой барилгын материалын шинэ үе ирж байна. Барилгын салбар нь өсөн нэмэгдэж буй эрэлт хэрэгцээг хангахын зэрэгцээ байгалийн гамшигт үзэгдэл, үнийн өсөлт, байгаль орчны асуудлууд, үр ашиггүй үйл ажиллагаа зэргээс үйлдвэрлэлээ аварч үлдэхийн тулд тасралтгүй тэмцэл өрнүүлж байдаг. Барилгын салбар нь байгалийн нөөцийн 50%-ийг хэрэглэдэг. Энэ нь мөн барилгын ажлын хугацаа хойшлогдох, материалыг үр ашиггүй зарцуулснаас үүдэлтэй нэмэлт зардлыг үүсгэж байдагтай холбоотой юм.

Эдгээр сорилтуудын заримыг шийдвэрлэхийн тулд сүүлийн үеийн олон арван компаниуд барилгын материалын шинэ үеийг хөгжүүлж байна. Материалуудыг илүү ухаалаг, илүү бат бөх, бие даасан, үзэмж сайтай, байгаль орчинд ээлтэй байхаар боловсруулж байна. 

Барилгын компаниуд өрсөлдөх чадвараа хадгалахын тулд барилгын материалын шинэчлэлтүүдийг тасралтгүй хийж байх ёстой. Хамгийн орчин үеийн материалаар тоноглогдсон тохиолдолд барилгын салбарт тулгамдаж буй сорилтуудыг шийдвэрлэх, хүлэмжийн хийн ялгаруулалтыг бууруулах, барилгын үйлдвэрлэлд эерэг нөлөө үзүүлэхэд ихээхэн дэмжлэг болно. Шинжлэх ухааны нээлтүүд барилгад хэрэглэгдэхээс өмнө хэдэн арван жил шаардагдах ч шинэ үеийн материалууд гарч ирж байна.

Үүний нэг тод жишээ нь гидрокерамик материал юм. Каталоны Дэвшилтэт Архитектурын Хүрээлэнгийн “Digital Matter: Intelligent Construction Studio” студид бүтээгдсэн гидрокерамик нь өрөөний температурыг 5-6°С-р хөргөх чадвартай шинэ материал юм. 

Зураг 1. Гидрогель

Гидрокерамик материалыг ашигласнаар барилга нь байгалийн нэг хэсэг болохоос гадна хүрээлэн буй орчинтойгоо зохицсон амьд орчин болж хувирдаг байна. Барилга нь биологийн систем бүхий амьд организм хэлбэртэй ажиллаж эхэлдэг бөгөөд хүрээлэн буй орчинтойгоо нэгэн цогц болох аж. Энэхүү төсөл нь барилга доторх термодинамик процессууд болон тэдгээрийг "гидрогель" хэмээх ангиллын материалаар хэрхэн идэвхгүйжүүлэх боломжтойг судлах зорилготой юм.

"Гидрогель" гэсэн нэр томъёо нь усанд жингээ 500 дахин их хэмжээгээр шингээж, хадгалдаг бодисуудын ангилалд хамаарна.

Зураг 2. Гидрогелийн ус шингээх чадвар

Химийн найрлагын хувьд тэдгээр нь гидроксиэтил акрилат, акриламид, полиэтилений оксидын болон бусад уусдаггүй полимер байж болно. Хөргөх процессын хувьд тэдгээр нь шингээсэн усыг их талбайгаар ялгаруулах замаар ажилладаг. Усны ууршилтын дулаан нь грамм тутамд 0.6 ккал байдаг тул хөргөх нөлөө үзүүлдэг байна.

Гидрокерамик материал гэдэг нь халуун агаар болон чийглэгт хариу үзүүлдэг композит материал ажээ. Энэ нь тус материалаар хийсэн хана хэт халууны үед тасалгааны агаарыг хөргөх чадвартай болно гэсэн үг юм. 

Энэхүү материал нь дулаан ба чийгэнд тэсвэртэй керамик материал, нэхмэл даавуун материал болон уурших чадвартай гидрогелийг хослуулан гарган авсан материал байна. Гидрокерамик нь гидрогель, туслах материал болох усны дамжуулдаг нэхмэл даавуун материал, керамик гэсэн 3 өөр материалаас бүрддэг. 

Зураг 3. Гидроматериалын ажиллах систем

Санал болгож буй шийдэл нь тасалгааны температурыг 5ºC-ээр бууруулах чадвартай идэвхгүй ууршуулах систем аж. Энэхүү үзэгдлийг таамаглал болгон авч үзвэл уг төсөл нь тодорхой нөхцөлд тав тухтай амьдрах нөхцлийг хангахын тулд барилга байгууламжийн дулааны (чийгшил, температур) шинжилгээ хийх замаар захиалгат барилгын элементийг загварчлах зорилготой байна. 

Үүний тулд хамгийн тохиромжтой туслах материалыг олох шаардлагатай байсан бөгөөд энэ ухаалаг материалыг хөргөхийн тулд хуванцар, хөнгөн цагаан, шавар зэрэг бусад сонгосон материалуудтай хослуулан ажиглах туршилтыг гүйцэтгэсэн байна. Туршилтын төхөөрөмжийг өндөр температураар үйлчилсэний дараа хяналтын төхөөрөмжтэй харьцуулахад температурын зөрүү 5 градус (дунджаар), чийгшил 200-аар нэмэгдсэн байна. Өөрөөр хэлбэл композит материал нь тусгаарлагдсан өрөөний температурыг бууруулан чийгийг дамжуулж байна гэсэн үг юм.

Зураг 4. Материалын дулаан дамжуулалт тасалгааны бичил уур амьсгалд нөлөөлөх байдлыг шалгах төхөөрөмжийн бүдүүвч

Гидрокерамик материал нь тасалгааны температур нэмэгдэх тусам илүү хөргөх бөгөөд хэрвээ температур буурч ууршилт явагдах нь зогсвол хөргөхөө больдог идэвхгүй ухаалаг материал ажээ. Хөнгөнцагаан болон хуванцар материалтай харьцуулахад байгалийн шавраас гарган авсан керамик материал нь өөр сүвэрхэг учраас гидрогелийн уурших процессийг хамгийн сайн дэмжиж хөргөх үйл явцыг түргэсгэдэг байна.

Энэхүү композит материал нь үйлдвэрлэлийн өртөг маш багатай, байгалийн шаварлаг материалын нөөц элбэг байгааг харгалзан үзэхэд алслагдсан бүс нутгийн барилгын архитектурын системд хялбархан ашиглах боломжтой гэж судлаачдын зүгээс үзжээ.

Гидрокерамикийг ашиглахын давуу тал нь эрчим хүчний зардлыг бууруулах, жишээлбэл, хөргөлтийн эрчим хүчний зардлыг бууруулах явдал юм. Гидрокерамик нь цахилгааны хэрэглээг 28% хэмнэх боломжтой ажээ. Цахилгаан эрчим хүчний хэрэглээг 28%-иар бууруулснаар сар бүр нүүрстөрөгчийн ялгаруулалтыг 56.5 кг-р бууруулах боломжтой байна.

Зураг 5. Гидрогелийн уурших ба хөөх эргэлт

Гидрокерамик материал нь эрчим хүч хэрэглэлгүйгээр хөргөх боломжтой, тасалгааны дулаан болон чийгшилийг тохируулах боломжтой тул хүний амьдрах орчныг тохитой болгодог, хямд төсөр үйлдвэрлэх боломжтой учраас халуун уур амьсгалтай оронд түлхүү хэрэглэгдэх ажээ.