nano-gradnja, koncept in pogoji za implementacijo

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,...)


Poseben model in orodja



Dodajanje struktur za podporo vseh delov brez vertikalne povezave s tlemi



Visoko integrirana orodja za modeliranje, analize in simulacije (BIM+)


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


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


3D KNC


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


Nanoroboti

Mehanokemijska nanomanufaktura

Biološki nanoroboti, krmiljeni z magneti


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


Nanoroboti

Dosežki sintetične biologije:Escherichia chromi (Cambridge UK, iGEM 2009)


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

nano-gradnja, koncept in pogoji za implementacijo

Education