כימיקלים הבנייה החדשניים שכדאי לצפות בהם בעתיד מרוכזים בעיקר בתחומים של פתרונות ירוקים ודלי{0} פחמן, תגובה חכמה, יכולות ריפוי עצמי- ואינטגרציה רב-תכליתית. חומרים מייצגים כוללים-צמנט קוצר פחמן, בטון -מתרפא, חומרים פיזואלקטריים חכמים וחומרי בניין הניתנים לתכנות. טכנולוגיות אלו לא רק משפרות את ביצועי הבנייה אלא גם מנחות את המעבר של התעשייה לכיוון קיימות ואינטליגנציה.
1. נובצ'ם פחמן-סידול מלט: מ"פולט פחמן" ל"סופג פחמן"
ייצור מלט מסורתי הוא מקור עיקרי לפליטת פחמן; עם זאת, צמנט Novacem משתמש במגנזיום סיליקט כחומר גלם. במהלך תהליך ההתקשות, הוא יכול לספוג כ-50 ק"ג של CO₂ לטון, ובכך להשיג אפקט כיור פחמן נטו. עמידה בתקני חוזק ומפגין עמידות מצוינת באש, הוא נחשב לאחד הנתיבים המרכזיים להשגת "בניינים שליליים מפחמן-".
2. בטון -מתרפא: תיקון סדקים אוטומטי
על ידי שילוב של מיקרו-קפסולות מוטבעות או שימוש בקשרים כימיים הפיכים מהותיים, חומר זה יכול לשחרר אוטומטית חומרי ריפוי או לעורר סידור מחדש מולקולרי כאשר מופיעים סדקים, ולהאריך משמעותית את תוחלת החיים המבנית.
מבוסס על מיקרו-קפסולה-: סדקים קורעים את הקפסולות, ומשחררים שרף אפוקסי כדי לרפא ולמלא את החלל.
מהותי: מנצל את תגובת הדילים-אלדר, המאפשרת תיקון אוטונומי פשוט באמצעות הפעלת חום.
טכנולוגיה זו כבר מיושמת בבניית גשרים ופרויקטים הנדסיים תת קרקעיים, מה שמפחית משמעותית את עלויות התחזוקה.
3. חומרים פונקציונליים פיזואלקטריים וקטליטים: מבנים הופכים ל"אורגניזמים חיים"
חומרים רב-תכליתיים חדשים מקנים לבניינים יכולות לקציר אנרגיה ושיקום סביבתי:
חומרים פיזואלקטריים (למשל, עופרת זירקונט טיטנאט) יכולים להמיר מתח מכני לאנרגיה חשמלית ובו זמנית פועלים כחיישנים לניטור הבריאות המבנית.
חומרים אלקטרוקטליטיים יכולים להמיר CO₂ לכימיקלים שימושיים-או לפצל מים למימן-על פני הבניין, ולמעשה להפוך קירות חיצוניים ל"מטהרי אוויר" או "מפעלי אנרגיה".
בעתיד, בניינים שלמים עשויים להתפתח למערכות חכמות המשלבות בצורה חלקה פונקציות ייצור, חישה וטיהור חשמל.
4. שלב-שינוי חומרים לאחסון אנרגיה: מבנים הופכים ל"סוללות ענק"
Phase-Change Materials (PCMs) סופגים או משחררים אנרגיה תרמית באמצעות שינויים במצב הפיזי שלהם; הם משמשים כדי לווסת טמפרטורות פנימיות ולהפחית את צריכת האנרגיה הקשורה למערכות מיזוג אוויר. יתר על כן, ניתן לשלב חומרים לאגירת אנרגיה אלקטרוכימית בקירות או ברצפות כדי לאחסן חשמל סולארי, ובכך להניע מבנים לקראת סיפוק אנרגיה-.
5. מלט ותאית ניתנים לתכנות-חומרים מחוזקים: שליטה מדויקת במאפיינים
"צמנט ניתן לתכנות", שפותח על ידי אוניברסיטת רייס בארה"ב, משיג חוזק מעולה ונקבוביות נמוכה יותר על ידי שליטה מדויקת במורפולוגיה הגבישית שלו. בינתיים, צוות של אקדמאים סיניים פיתח "רכבי צמנט תאית-", תוך שימוש בתאית טבעית כדי לשפר את הקשיחות תוך איזון בין קיימות סביבתית וביצועים מכניים.
חומרים אלה מסמנים שינוי מהותי בתחום חומרי הבנייה-הנע מעידן של "ניסוח אמפירי" לכיוון של "עיצוב מולקולרי".
