Nanotehnologia, un domeniu în continuă dezvoltare , stă la baza tehnologiilor moderne care [622589]

INTRODUCERE

Nanotehnologia, un domeniu în continuă dezvoltare , stă la baza tehnologiilor moderne care
facilitează o mare parte dintre activitățile de rutină ale zilelor noastre . În prezent, nanoștiinței îi
este acordată o atenție deosebită la nivel internațional, în special în sfera conectivității și a
arhitecturii. Modul în care nanotehnologia își face simțită prezența în viețile noastre este subtil,
însă are la bază ani întregi de cercetare în domeniul științific și tehnologic.
Datorită nanotehnologiei, oamenii de știință și inginerii din întreaga lume reușesc să
găsească noi răspunsuri la întrebări vechi și noi soluții la probleme clasice. Această tehnologie ne
îndeamnă să manipu lăm problemele existente astăzi , atom cu atom, revoluționând modul în care
trăim. Nanotehnologiei îi sunt găsite utilități în toate domeniile, începând de la cel industrial, până
la medicină, cosmetică sau astronautică, ceea ce oferă noilor generații de in gineri, arhitecți,
cercetători sau amatori noi perspective de dezvoltare, mult mai creative, dar și mult mai eficiente.
În arhitectură, nanotehnologia oferă o gamă largă de aplicații, în special în proiectarea de
materiale cu proprietăți inovative, însă a re și rolul de a oferi arhitectului o nouă viziune asupra
procesului de proiectare. Elemente precum nanosenzorii pot facilita cercetarea m ediul ui
înconjurător, iar nanoroboții au capacitatea de a înlocui munca realizată manual, economisind timp
și reducând costurile de producție. Lupta împotriva poluării și a efectul ui de seră sunt numai două
exemple de situații foarte importante în care nanotehnologia își poate aduce contribuția în zilele
noastre.
La fel ca alte domenii importante din contextul actual, arhitectura evoluează în ritm
accelerat. Acest fenomen are loc nu doar datorită viziunilor diferite ale inginerilor, arhitecților și
designerilor, dar și datorită pogresului tehnologic continuu. Astăz i, o clădire poate fi construită și
amplasată în orice parte a lumii, folosind materiale de pretutindeni, iar conceptele urbane sunt
promovate folosind standarde superioare, menite să ofere o calitate a vieții mai bună.
Globalizarea a creat o competiție i nternațională intensă , creând contextul ideal pentru
propunerea si dezvoltarea de noi idei, tehnologii și concepte , în scopul de stimula dezvoltarea
fiecărui stat în parte. Până în prezent, aceste schimbări ne- au influențat capacitatea de a ne im agina
și de a ilustra forme noi. Statisticile despre care voi discuta în această lucrare arată că în viitorul
apropiat, întregul mediu artificial va putea fi restructurat, iar g rație noilor tehnologii, viziunea
noastră asupra arhitecturii poate prinde un nou contur în orice moment.
Motivația principală a acestei lucrări se rezumă la importanța majoră pe care o au inovațiile
din domeniul tehnologic în evoluția și dezvoltarea laterală a arhitecturii. Explorarea noilor tipuri arhitecturale reprezintă o direcție de interes pentru mine, motiv pentru care am ales să studiez efectul folosirii nanotehnologiei în arhitectură. Motivația secundară din spatele acestei alegeri este impactul pe care industria construcțiilor îl are asupra mediului încpnjurător. Contribuția pe care
oamenii de știință o au în acest sens este uriașă, capabilă de a diminua efectele nocive ale construcțiilor. Totodată, arhitecții și inginerii care au capacitatea de a integra noile tehnologii și materiale în proiectele lor, își aduc contribuția prin prom ovarea construcțiilor eficiente, durabile,
ecologice și sustenabile.

2 | Pagina
Absolvent : Mihai ROȘCĂ NEANU
Îndrumător : Conf. Dr. Arh. Ileana STĂNCULESCU Obiectivul acestei lucrări este acela de a demonstra că arhitectura este favorizată de
inovațiile din domeniul nanoștiinței. Principala ipoteză care va fi confirmată sau contrazisă este
aceea că nanotehnologia stă la baza unui tip de arhitectură sustenabil. O altă i poteză pe care îmi
propun să o confirm prin intermediul acestei lucrări este aceea că arhitectura inspirată din natură
și creată cu ajutorul materialelor „inteligente” poate revoluționa modul în care construim și trăim.
Cele patru capitole ale lucrării su nt structurate în așa fel încât să ofere o perspectivă
introductivă în domeniul arhitecturii, iar apoi să evidențieze cele mai importante aspecte ale nanoarhitecturii.
Așadar, în primul capitol am descris contextul actual al încălzirii globale și efectele
construcțiilor asupra mediului înconjurător, dar și metodele prin care acest fenomen poate fi
combătut. Cel de -al doilea capitol subliniază cele mai importante aspecte ale nanotehnologiei,
care stau la baza conceptului de nanoarhitectură. În cel de- al treilea capitol, am prezentat
nanoarhitectura ca o soluție pentru viitor, aducând argumente concrete și făcând referire la nanomateriale, medii inteligente și energie sustenabilă. Capitolul patru reprezintă partea de
cercetare a acestei lucrări, în care discu t cinci studii de caz ale arhitectului John M. Johansen cu
scopul de a observa impactul nanotehnologiei în arhitectură și de a confirma sau infirma ipotezele enunțate în paragrafele anterioare. Ultima parte a lucrării însumează concluziile la care am ajuns
în urma cercetării și prezintă rezultatele acesteia.

3 | Pagina
Absolvent : Mihai ROȘCĂ NEANU
Îndrumător : Conf. Dr. Arh. Ileana STĂNCULESCU 1. ARHITECTURA ȘI ÎNCĂLZIREA GLOBALĂ

1.1 Ce este încălzirea globală

Încălzirea globală este un subiect dezbătut de către oameni de știință, biologi, ingineri,
arhitecți și oameni politici, deopotrivă. Acest fenomen inevitabil a intrat în atenția comunităților
importante de cercetători din cauza efectelor nocive pe care le are asupra întregii planete. Încălzirea
globală nu este un subiect nou apărut pe scena marilor dezbateri, ci unul cu istorie. În 1769, Benjamin Franklin scria observații legate de schimbările meteorologice evidente și făcea supoziții cu privire la creșterea temperaturii globale
1. În 1801, William Herschel își dezvăluia observațiile
și cercetările cu privire la nat ura soarelui cu scopul de a determina simptomele și cauzele emisiei
variabile de lumină și căldură2. Acestea sunt doar două exemple care demonstrează interesul
timpuriu față de modificările climatice considerate anormale și față de încălzirea globală în general.
În zilele noastre, încălzirea globală este definită ca fiind creșterea temperaturilor din
atmosfera planetei, precum și a temperaturii oceanice, ca rezultat al poluării și, implicit, al efectului
de seră
3. Specialiștii NASA definesc acest fenomen ca fiind creșterea neobișnuit de rapidă a
temperaturii pe suprafața Pământului și se referă în special la ultimul secol4.
Ultimii ani au fost marcați de o schimbare a configurației climatice și a precipitațiilor din
întreaga lume. Așa cum am arătat la începutul acestui subcapitol, modificările climatice nu sunt
întâlnite pentru prima oară în istorie. Pământul s -a încălzit și s -a răc it de-a lungul istoriei sale lungi
din cauza unei varietăți de cauze naturale, cum ar fi schimbari subtile în orbita sa, schimbări în atmosfera și suprafața sa și variația energiei soarelui. Încălzirea accelerată recentă se datorează în
special poluării di n mediul industrial, dar și a activităților din mediul urban.
Conform cercetătorilor din cadrul NASA, încălzirea globală este într -o creștere neobișnuit
de rapidă față de secolul trecut, în primul rând datorită efectului de seră cauzat de eliberarea de
combustibili i fosili
5.
Exceptând consumul și prelucrarea combustibililor, există o mulțime de alți factori care
influențează temperatura globală. Dezvoltarea arhitecturii, dorința de a construi clădiri cât mai mari într- un timp cât mai scurt, folosirea ma terialelor dăunătoare mediului în domeniul
construcțiilor și neglijarea resurselor naturale sunt doar câțiva dintre factorii care contribuie la creșterea temperaturilor la nivel global. Consecințele comportamentului maselor sunt
îngrijorătoare. Conform ultimelor măsurători realizate de către experții NASA
6, temperatura globală a
urcat cu 0.85 de grade, iar oceanul planetar a crescut cu 20 de cm, in comparație cu anul 1880,

1 Franklin, Benjamin. Physical and Meteorological Observations, Conjectures, and Suppositions , disponibil online la
http://franklinpapers.org/franklin/framedVolumes.jsp?vol=41&page=643 , accesat în Decembrie 2016
2 Herschel, William. Philsophical Transactions of the Royal Society of London, Vol. 91, 1801, Londra, pp. 265- 318,
disponibil online la http://www.jstor.org/stable/107097 , accesat în Decembrie 2016
3 Dicționarul Merriam -Webster, definiția încălzirii globale, disponibil online la https://www.merriam –
webster.com/dictionary/global%20warming , accesat în Decembrie 2016
4 NASA, Încălzirea globală , disponibil on line la http://earthobservatory.nasa.gov/Features/GlobalWarming/ ,
accesat în Decembrie 2016
5 Ibidem 4
6 http://climate.nasa.gov/vital -signs/carbon- dioxide/ , accesat în Decembrie 2016

4 | Pagina
Absolvent : Mihai ROȘCĂ NEANU
Îndrumător : Conf. Dr. Arh. Ileana STĂNCULESCU motiv pentru care atenția se îndreaptă astăzi înspre soluții de combatere sau încetinire a procesului
de încălzire globală.

1.2 Impactul construcțiilor asupra mediului

Istoria Pământului arată că, înainte de revoluția ind ustrială, climatul planetei suferea
modificări considerate naturale. După revoluția industrială, cea mai mare parte a încă lzirii globale
s-a datorat arderii combustibililor fosili, a defrișării pădurilor și a construcțiilor.
Cauzele artificiale sunt principalii factori ce cont ribuie la încălzirea globală, acestea
reprezentând rezultatul activității umane. Potrivit unor studii și cercetări făcute de către oamenii
de știință, creșterea concentrației de gaze cu efect de seră cauzate de oameni de la începuturile
revoluție i industriale din 1750, a avut cel mai mare impact asupra evenimentelor recente de
încălzire în comparație cu cauze naturale7.
Construcțiile din mediul urban, fie ele rezidențiale sau comer ciale, reprezintă 15,3% sursa
totală de emisii de gaze cu efect de seră la nivel mondial. Dintre acestea, 9. 9% provin din clădirile
comerciale și 5,4% din cele rezidențiale. Emisiile din sectorul construcțiilor favorizează consumul
de energie în diverse scopuri, așa cum este consumul de energie electrică publică, arderea directă
a com bustibilului sau încălzirea locuințelor. Acestea variază foarte mult în funcție de teritoriu ,
depinzând în mare măsură de gradul de electrificare, nivelul de urbanizare, cantitatea de suprafața clădirii pe cap de locuitor, climatul dominant, precum și de politicile naționale și locale. Astfel, dezvoltarea are un efect important asupra emisiilor din sectorul construcțiilor, ceea ce implică
faptul că eficiența clădirlor devine mai importantă pe măsură ce țările devin mai prospere .

În acest context , factorul etic este foarte important de luat în considerare, în special atunci
când vine vorba despre domeniul arhitectural. Expresia arhitecturală este reflectată în numeroase stiluri, însă pentru realizarea acestora, sunt necesare cantități uriașe de materiale artificiale, precum și o cantitate enormă de energie. În lucrarea Funcția Etică a Arhitecturii, Karsten Harries explica
în 1997 cum etica poate fi integrată în modul în care construim clădirile zilelor noastre. Funcționalitatea, dar și „retorica” din construcțiile moderne sunt ad use în discuție de către
numeroș i autori de specialitate, ceea ce arată că interesul pentru deteriorarea planetei este
considerabil, însă nu este suficient de extins. Unii autori
8 susțin că percepția asupra unei construcții
poate fi corectă numai atunci când constructorul face parte din comunitatea în care va fi amplasată, observând valorile și nevoile acesteia. Cu toate acestea, arhitectul poate înțelege aceste nevoi prin
cercetare și aprofundare a culturii și a nevoilor de bază a comunității. Cu toate că această dimensiune simbolică a arhitecturii pare mai mult filosofică, de cât practică, este cea care face
diferența între arhitectura sustenabilă și cea dăunătoarea societății și mediului înconjurător.
Spre exemplu, la finalul secolului al XIX -lea, semineele reprezentau elemente importante
de design și erau esențiale pentru b una funcționare a locuințelor
9. Cu toate acestea, în ciuda
esteticii favorabile, șemineele folosite de către un număr atât de mare de persoane, nu reprezenbtau o metodă sustenabilă. Astăzi, arhitecții și designerii propun soluții inovatoare care au un aspe ct cel
puțin la fel de plăcut și care asigură economisirea de energie și reducerea emisiilor de dioxid de

7 Ibidem 4
8 Terry J. Williamson,Antony Radford,Helen Bennetts. Understanding Sustainable Architecture, Londra și
New York, Spon Press, 2003, pp. 26-27
9 Ibidem 9

5 | Pagina
Absolvent : Mihai ROȘCĂ NEANU
Îndrumător : Conf. Dr. Arh. Ileana STĂNCULESCU carbon. Panourile solare, axurile de răcire, pereții realizați din leos sunt numai câteva dintre
soluțiile oferite pentru asigurarea unui confort termic în zilele noastre.
Arhitectura modernă și construcția unor clădiri sustenabile, sănătoase și prietenoase cu
mediul sunt concepte care au mult mai multe puncte comune în prezent, decât aveau în trecut.
Dacă în urmă cu o jumătate de secol, m aterialele de construcții erau folosite în mod iresponsabil,
astăzi, aceste activități sunt monitorizate în permanență, în special în zonele dezvoltate ale globului, cu scopul de a scădea riscul de încălzire globală cu care ne confruntăm. Metodele folosi te pentru ca acest obiectiv să devină realizabil vor fi discutate pe larg în
capitolele doi și trei ale acestei lucrări. Abordarea proactivă a arhitecturii este esențială în zilele noastre, nu doar pentru a ne asigura condiții prielnice de trai, dar și pen tru a contribui la
sustenabilitatea planetei. În 1991, la Sofia, în cadrul întâlnirii Bianuale a Arhitecților, se afirma că planeta noastră se deteriorează și există o nevoie globală de a salva baza ecologică de care viața pe Pământ depinde. De asemenea, se transmitea că trebuie să obținem o modalitate de a face ca mediul construcțiilor organice și a celor artificiale să coexiste, pentru a asigura o calitate ridicată a vieții pentru generațiile din prezent și din viitor
10.

1.3 Noi tehnologii, materiale și metode în combaterea încălzirii globale

Privind cu un ochi critic arhitectura zilelor noastre, putem observa modificări în viziunea
arhitecților și a inginerilor, însă nu observăm progrese semnificative în ceea ce privește combaterea încălzirii globale. Fiecare clădire dispune de sisteme puternice de încălzire, răcire, evacuare sau
generatoare care consumă cantități uriașe de energie. Așadar, cu toate că o revoluție subtilă a arhitecturii a început deja, scopul acesteia nu va fi îndeplinit în lipsa unei r eforme radicale, care să
implice un design bioclimatic. De asemenea, pentru îndeplinirea acestui obiectiv pe termen lung,
există o nevoie de întoarcere la natură și la conceptele de bază ale construcțiilor
11. Conform
autorului Jeffery Cook, o arhitectură ne utră nu este suficientă pentru a vindeca rănile mediului
înconjurător, ci numai o arhitectură reformată, benignă, poate aduce rezultatele dorite. Acest lucru
presupune redescoperirea originilor și orientarea înspre un design eco.
Autori precum Jorgen Nor gard și Bente Christensen12 susțin că marea majoritate a
populației curente a globului trăiește în condiții nesustenabile. Tehnologia oferă numeroase opțiuni
pentru combaterea acestui fenomen, însă acest lucru nu este de ajuns, fiind necesară îndreptarea
către un stil de construcție în totalitate ecologic.
Viitorul unei arhitecturi sustenabile depinde de materialele și tehnologiile folosite și
promovate de către arhitecții și inginerii din întreaga lume. Materiale precum bio -plasticuri,
materiale organice ș i reciclate, materiale de construcții foarte ușoare, materiale generatoare de
energie și cu multiple funcții sunt cele înspre care trebuie să ne îndreptăm atenția. De asemenea, este foarte important de materialele folosite pentru obținerea unei eficiențe energetice sa provină
din surse organice. Spre exemplu, izolațiile inovative, inspirate din natură sau chiar extrase din
resurse naturale, sunt preferate materialelor artificiale care necesită un proces intens de prelucrare
și prin urmare, contribuie la de gradarea mediului înconjurător. În cel de -al treilea capitol voi

10 D.K. Prasad,R. Samuels , Global Warming and the Built Environment , Chapman & Hall, New York, 2005, p. 32
11 Ibidem 11, pp.32- 33
12 Ibidem 11, pp. 176- 178

6 | Pagina
Absolvent : Mihai ROȘCĂ NEANU
Îndrumător : Conf. Dr. Arh. Ileana STĂNCULESCU discuta pe larg despre nanomaterialele care pot fi folosite în zilele noastre la construcția de clădiri
sustenabile, indiferent de scopul lor.
Optimizarea construcțiilor este crucială pentr u o evoluție concretă în arhitectura modernă
prin, controlul resurselor, monitorizarea consumului de energie și crearea de spații verzi,
ecologic e. Noile tehnologii au capacitatea de a oferi toate aceste avantaje și chiar mai mult decât
atât. Controlarea poluăr ii fonice și a pierderilor de resurse importante sunt avantaje care pot fi
obținute cu ajutorul nanotehnologiei, a sistemelor inteligente de monitorizare, a sistemelor mult mai eficient de răcire și încălzire, a panourilor solare, turbinelor de vânt și a sistemelor construite pentru a adapta o mulțime de factori la stilul de viață al locuitorilor planetei.
În continuare, voi analiza conceptul de nanotehnologie, evidențiind avantajele acestuia și
modul în care poate fi integrat în arhitectura contemporană, în toate colțurile lumii.

CAPITOLUL 2 – NANOTEHNOLOGIA

Nanotehnologia stă la baza dezvoltării științifice de astăzi, promițând rezultate mai bune
cu efort redus. Ace asta prezintă modali tăți de creare a unor dispozitive mai mici, mai ieftine, mai
rapide și mai ușoare, care dețin numeroase funcții, folosind mai puține materii prime și consumând
mai puțină energie.

2.1 Scurt istoric

Nanotehnologia și nanoștiința au fost introduse publicului larg de către Richard Philli ps
Feynman13 în anul 1959. Cele două sunt rezultatul studiului obiectelor cu dimensiuni extrem de
mici, care pot fi folosite în diverse alte științe, așa cum sunt chimia, biologia, fizica, știința materialelor sau ingineria
14. Specialiștii susțin că nanotehn ologia este prezentă în mijlocul nostru
de miliarde de ani15, iar c olorizii metalici sunt cele mai bune exemple ale folosirii nanotehnologiei
din timpul medieval și Evul Mediu. Un bun exemplu sunt vitraliile, prezente și în ziua de astăzi în majoritatea biserici or și catedralelor . Acestea sunt realizate dintr -un amestec de sticlă și
nanoparticule al ternative de aur și argint din a cărui compoziție rezultă diferite culori – portocaliu,
violet, roșu sau verde.
Mai mult, în anul 1981, cercetătorii Gerd Bi nning și Heinrich Rohrer din cadrul
Laboratorului de Cercetare din Zurich16 au inventat microscopul electronic cu funcția de scanare
și tunelare, pentru care au câștigat și premiul Nobel pentru Fizică în 1986. Un astfel de dispozitiv
a oferit oamenilor de ș tiință abilitatea de a vedea și de a manipula atomii pentru prima oară în
istorie. În anul 1985 au fost descoperite și moleculele de carbon C60, cunoscute drept
„buckyballs”, molecule în formă sferică, cu o dimensiune de 0,7 mm17. Conceptul de

13 Richard Phillips Feynman – fizician American, căștigător al Premiului Nobel pentru fizic ă în 1965
14 NNI, http://www.nano.gov/nanotech -101/what/definition , accesat în Decembrie 2016
15 NNI, https://www.nano.gov/timeline , accesat în dece mbrie 2016
16 Richard, Boysen, Earl. Nanotechnology for the Dummies, The hitchhiker's guide to Nanotechnology, Wiley
Publishing Inc., 2005, p.14
17 Ibidem 4

7 | Pagina
Absolvent : Mihai ROȘCĂ NEANU
Îndrumător : Conf. Dr. Arh. Ileana STĂNCULESCU nanotehnologie a fost conturat cu mult înainte, atunci când Nario Taniguchi a descris procesele de
prelucrare cu o toleranță mai mică de un micron18.
În domeniul construcțiilor și al arhitecturii, nanotehnologia poate adăuga valoare și
funcționalitate suplime ntară . Un bun proiect se bazează pe satisfacerea cererii pieței, iar beneficiile
nanotehnologiei pot contribui la crearea unei oferte calitative.
Evoluția și dezvoltarea nanomaterialelor și a nanoproduselor rezultate vor conduce l a
stabilizarea cererii pieței . În timp ce noile materiale, mult mai sustenabile și eficiente, vor atrage
din ce în ce mai mulți ingineri, arhitecți și persoane de rând, conștiente de importanța integrării
acestor tehnologii în construcțiile viitoare, materialele populare din prezent vor dispărea. Astfel, observăm că utilizarea nanotehnologiei nu este un scop în sine, ci urmărește continuitatea cererii
de inovare, ca urmare a cooperării între entitățile științifice globale ale fiecarei țări a lumii. Mai
mult decât atât, conservarea energiei reprezintă o prioritate pentru toate industriile, iar
nanotehnologia este unul dintre mijloacele prin care obiectivele pe termen mediu și lung pot fi îndeplinite
19.
Independent de orice factor, nanotehnologia poate aduce o contribuție concretă în
următoarele domenii:
• Optimizarea produselor existente
• Protecția daunelor
• Reducerea greutății și/sau volumul
• Reducerea numărului de etape de producție
• Utilizare mai eficientă a materialelor
• Reducerea nevoii de întreținere (Easy to Clean) și/sau întreținerea operațională
Ca rezultat direct:
• Reducerea consumului de materii prime și de energie inclusiv reducerea emisiilor de
CO2
• Conservarea resurselor

2.2 – Ce este și cum funcționează nanot ehnologia?

În sens larg, nanotehnologia reprezintă orice tehnologie al cărei rezultat finit e de ordin
nanometric: particule fine, sinteză chimi că, microlitografie avansată etc. Într -un context mai
restrâns, nanotehnologia reprezintă orice tehnologie c e se bazează pe abilitatea de a construi
structuri complexe respectând specificații la nivel atomic folosindu -se de sinteza mecanică.
Structurile nanometrice nu numai că sunt foarte mici, ajungându- se chiar până la scara
atomică, dar ele posedă unele pro prietăți total deosebite și neașteptate, în comparație cu aceeași
substanță luată la nivel macroscopic. Datorită raportului mare suprafață/masă, materialele de dimensiuni nano au proprietăți energetice speciale, proprietăți care pot fi utilizate pentru o multitudine de efecte imposibil de atins cu produse convenționale
20.

18 Ibidem 4
19 Samuels, Robert. Prasad, Deo, K. Global warming and the Built Environment. Chapman & Hall, London, UK, 2005,
pp. 143- 153
20 Fulekar , M.H.,

8 | Pagina
Absolvent : Mihai ROȘCĂ NEANU
Îndrumător : Conf. Dr. Arh. Ileana STĂNCULESCU Cuvântul , "nanotehnologie" sugerează ingineri i neverosimile, greu de înțeles, atunci când
apare în discuțiile comune. Nanotehnologia poate fi definită ca fiind știința de a realiza obiecte
lucrând la scara atomilor. Materia primă e alcătuită din atomi care, prin anumite metode, sunt
"obligați" să formeze grupuri ce dau calități speciale materialelor. Apoi, realizând structuri
mecanice din moleculele create se po t obține nanoroboți, capabili să execute anumite sarcini,
conform unui program. Nanomaterialele au dimensiuni cuprinse între 0,1 și 100 de nanometri. Este o dimensiune
greu de imaginat, pentru că perceperea unui nanomaterial este imposibil de văzut cu ochiul liber .
Dacă am mări nanometrul până l -am face cât un vârf de ac, atunci un metr u ar deveni o mie de
kilometrii
21. Deocamdată nu există o metodă unică de lucru privind lucrul cu atomii, fiecare savant
inventându -și propria lui nanotehnologie. Î n prez ent, savanții estimează că în fiecare zi se
inventează cel puțin o nouă nanotehnologie.
Spre exemplu, unele metode presupun schimbarea calității unor materiale folosind
nanotuburi. Nanotuburile sunt construite din sfere create din 60 de atomi de carbon, numite buckyballs. Materialele care conțin sferele "bucky" sunt de șase ori mai ușoare și de o sută de ori mai rezistente decât oțelul.
Pentru a oferi o explicație mai clară, nanotehnologia este domeniul care se ocupă cu
cercetarea și dezvoltarea tehnolog iilor la nivel atomic, molec ular și micromolecular, cu scara care
variază între 1 și 100 nm. NNI susține că orice are dimensiunea mai mică de 100 nm face parte din nanotehnologie
22 și distinge patru generații de nanotehnologii :
a) Nanostructuri pasive (de la începutul timpurilor până în anul 2000)
i. Nanostructuri dispersate și de contact (Ex: aerosoli)
ii. Produse care încorporează nanostructuri (metale nanostructurate, polimeri, ceramici etc)
b) Nanostructuri active (2000 -2005)
i. Nanostructuri cu efecte bio -active pentru sănătate (droguri targetate,
dispozitive bio)
ii. Nanostructuri active din punct de vedere fizico- chimic (Ex : tranzistori 3D,
amplificatori etc.)
c) Sisteme de nano sisteme (2005 -2010)
i. Rețele 3D, noi ierarhii arhitecturale, robotică, asamblare ghidată
d) Nanosisteme moleculare (2015- 2020)
i. Dispozitive moleculare, design atomic
23

Nanotehnologia este reprezentată de design -ul, caracterizarea, producția și aplicarea
sistemelor, a structurilor și a dispozitivelor prin controlul formelor și a mărimilor la scară nano. Conf orm autorilor de specialitate, prin crearea unor structuri la scară nanometrică, controlul
caracteristicilor unor materiale devine posibil
24. Caracteristicile fundamentale ale materialelor care
pot fi controlate sunt punctul de topire, proprietățile magnetice sau culoarea, fără a modifica compoziția chimică. Oamenii de știință susțin că obiectivul nanotehnologiei este să direcționeze

21 Pentru comparație, o moleculă ADN are doi nanometri diametru, atomii au între 0,1 și 0,2 nanometri, iar o celulă
roșie din sânge are un diametru de 7.000 de nanometri.
22 Fulekar, M.H., Nanotechnology : Importance and Applications. I. K. International Publishing House LTD, New
Delhi, 2010, p.
23 Idem 17
24 Ibidem 17, p.

9 | Pagina
Absolvent : Mihai ROȘCĂ NEANU
Îndrumător : Conf. Dr. Arh. Ileana STĂNCULESCU atomii și moleculele în așa fel încât acestea să formeze structurile și tiparele dorite, cu noi
funcționalități.
Menționarea acestor aspecte este importantă pentru înțelegerea bazelor nanoarhirecturii,
însă limitele subiectului ales mă împiedică să expun conceptele științifice din această discuție mai detaliat, întrucât forma se extinde de -a lungul mai multor discipline implicate.
În continuare, voi discuta despre nanotehnologie prin prisma mediului înconjurător,
întrucât acesta este principala resursă de energie și principalul element afectat de către procesele de construcție defectuoase, cu potențial de poluare și nesustenabile.

2.3 – Nanotehnologia în mediul înconjurător

Mediul înconjurător este principalul afectat de evoluția tehnologică și de modificările din
domeniul construcțiilor și al arhitecturii. Efectul de seră este cel mai semnificativ efect al polu ării
și al construcției nesustenabile. Nanotehnologia are capacitatea de a reduce acest efect și nu numai,
însă pentru a face acest lucru, realizarea unui audit al mediului înconjurător, care să arate cum
poate fi planeta protejată pe termen lung, este ese nțială.
Robert Samuels și Deo K Prasad sugerează într -o lucrare de specialitate în anul 1994 că
există mai multe motive pentru care protejarea mediului înconjurător și folosirea nanotehnologiei
în acest scop reprezintă o prioritate pentru toate statele. Printre acestea se află interesul comercial
al fiecărei țări, imaginea, amploarea reglementărilor, folosirea cunoștințelor specifice industriilor pentru a reduce sentimentul de instabilitate din mediul înconjurător și dorința de a ține pasul cu valorile s ocietății în continuă schimbare. Exceptând aceste lucruri, alte interse comune mai sunt
și devotamentul față de ecologie, influențele pe care această atitudine o are în mediul corporatist,
impactul pe care îl are ideea de protecție a mediului înconjurător asupra valorii acțiunilor unor
companii, etc.
Cele mai importante probleme ale mediului înconjurător unde nanotehnologia își poate
aduce contribuția sunt următoarele :
• Distrugerea stratului de ozon
• Poluarea raurilor și a mărilor
• Poluarea provenită din trafic
• Efectul de seră
• Transportul și înlăturarea deșeurilor radioactive
• Transportul și înlăturarea deșeurilor toxice
• Dispariția și uciderea delfinilor
• Vânarea balenelor
25
Construcția și uzul clădirilor neeficiente din punct de vedere energetic reprezintă una dintre
importantele motive de îngrijorare, atât din punct de vedere al epuizării resurselor, cât și din punct
de vedere al poluării excesive. Cu toate că efectele acestor fenomene sunt pasive și observabile pe

25 Ibidem 7, pp. 19- 22

10 | Pagina
Absolvent : Mihai ROȘCĂ NEANU
Îndrumător : Conf. Dr. Arh. Ileana STĂNCULESCU durate lungi de timp, proiectarea de clădi ri comerciale și rezidențiale eficiente și sustenabile
reprezintă o prioritate pentru arhitecții și inginerii contemporani.
În acest context, nanotehnologia deține secretul transformării producției de energie și al
depozitării acesteia prin propunerea de alternative la practicile curente, precum folosirea
cataliștilor nanoparticulați pentru combustibili fosili. Această practică poate conduce la reducerea
emisiilor sau creșterea eficienței energetice. Un alt exemplu este folosirea nanoparticulelor pentru creșterea capacității de stocare a bateriilor și reîncărcarea mai rapidă și mai eficientă. De asemenea,
folosirea nanomaterialelor la construirea clădirilor poate conduce la scăderea materiei prime
folosite, dar și la energia necesară construirii
26.
Oamenii de știință sugerează că în cazul menținerii aceleași culturi a produsului și a ratei
curente de consum, umanitatea va avea nevoie de două planete de dimensiunile Pământului pentru
a putea face nevoilor acesteia până în 203027. De aceea, este important ca sustenabilitatea să
reprezinte o prioritate atât pentru oamenii de știință, cât și pentru arhitecți.

2.3.1 – Sustenabilitate durabilă

Cel mai convingător argument pentru utilizare a nanotehnologiei în arhitectură este o mai
mare eficiență energetică. Nanotehnologia ofera un nou mijloc tehnologic în procesul de
combatere a schimbărilor climatice. Utilizarea nanotehnologiei în domeniul construcțiilor este
strâns legată de durabilitate, acesta fiind scopul declarat a l multor națiuni în vederea îmbunătățirii
eficienței energetice și reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră., emisiile de CO2 din întreaga lume urmând să fie reduse la jumătate până în 2050, conform protocolului semnat în 2012 la Kyoto. Utilizarea mat erialelor cu proprietați noi ce au devenit acum posibile prin aplicarea
nanotehnologiei, oferă arhitecturii în ge neral o modalitate mult mai bună pentru realizarea de noi
construcții cu eficienta energetica și sustenabilitate ridicată.
Folosirea cherestelei este încurajată în noile proiecte arhitecturale, nu numai datorită
proprietăților materialului lemnos, ci și datorită contribuției pe care o poate aduce împotriva efectului de seră. În acest sens, în 1993 a avut loc o conferință pentru protecția păduri lor europene
la Helsinki
28.
Utilizarea rațională a energiei se referă la consumul de electricitate, apă caldă, încălzire și
la transport. În contextul arhitecturii, responsabilizarea trebuie să înceapă direct din construcțiile rezidențiale, unde este necesar un control detaliat al energiei folosite. De asemenea, regenerarea energiei este o practică ușor de integrat în rutina zilnică. Unele țări ale Uniunii Europene deja înregistrează procente de până la 40% în indicii de regenerare energetică
29.
Modalităț ile prin care nanotehnologia poate aduce îmbunătățiri în domeniul arhitectural sunt
numeroase. Tehnologiile nano pot fi prezente în materialele inteligente folosite la construcția propriu -zisă a unei clădiri sau case, în sistemele energetice, în sistemele de recoltare a energiei
solare etc. Acestea sunt doar câteva dintre cele mai populare pr actici din prezent. Construcțiile

26 Ibidem 17, pp. 3- 7
27 Peters, Sascha. Material revolution: New Sustainable and Multi -Purpose Materials for Design and Architecture.
Birkhauser, Basel
28 Ibidem 24, pp. 19- 26
29 Ibidem 24, p. 26

11 | Pagina
Absolvent : Mihai ROȘCĂ NEANU
Îndrumător : Conf. Dr. Arh. Ileana STĂNCULESCU inteligente sunt deseori înțelese greșit în această fază, din lipsa unei informări corecte, dar și pentru
că pătrunderea tehnologiilor menite să eficientizeze arhitectura și construcțiile nu este încă pe
deplin realizată.

2.3.2 – Recoltarea energiei din surse regenerabile
Nanotehnologia aduce cu sine progrese semnificative în tehnologii ecologice de extragere
a energiei di n surse r egenerabile cum ar fi S oarele. Jeffrey Sacks, economistul american, a
comentat în timpul prelegerii intitulată Bursting at the Seams din anul 2007 că: „t răim într -o lume
interconectată, unde toate regiunile sunt afectate de ceea ce se întâmplă în alte colț uri ale lumii".
Energia emisă de lumina soarelui este suficientă pentru a satisface nevoile noastre de zece
mii de ori. Astăzi, colectorii eficienți și mai puțin costisitori de energie solară, sunt în curs de
dezvoltare c u ajutorul nanotehnologiei; aceș tia putând fi util izati ca unități mici, în construcții
rezidențiale. Panourile solare funcționează foarte bine în lumină difuză și, prin urmare, sunt potriviți și în zonele cu mai puțin soare.
Recoltarea energiei solare reprezintă procesul de transformare a energiei ambientale curente
în energie electrică. În principiu, aceasta este identică cu puterea solară sau eoliană, însă acționează la o scară mult mai mică. În timp ce generatoarele de putere la scară largă înregistrează megawatts de putere, recoltarea energiei se referă la micro până la mili -watts. Sistemele de recoltare a energiei
solare, spre exemplu, sunt folosite în statele foarte bine dezvoltate, care își concentrează atenția pe regenerare și construcții verzi. Dezvoltarea acestora a avut loc ca r ezultat al proliferării sistemelor
electronice autonome. Un exemplu de un astfel de sistem este compus dintr -un senzor, electronice
de procesare, un dispozitiv de comunicare wireless și o sursă de electricitate
30.

2.3.3 – Riscuri
Cu toate că unele nanoparticule oferă oportunități extraordinare, pot prezenta și riscuri ce
trebuie abordate în mod rațional, pentru a putea fi pe deplin evitate . De-a lungul timpului ,
manipularea energia electrică și termică au fost integrate în practicile din domeniul co nstrucțiilor.
Nanoparticulele trec prin acelasi proces de adaptare în prezent, motiv pentru care utilizarea lor nu este încă foarte populară și nu este integrată în multe dintre materialele de construcții. Există, însă,
și posibilitatea ca nanoparticule le libere, de dimensiuni variabile, să poată reprezenta o ameninț are
pentru sănătatea persoanelor care operează cu ajutorul lor , prin inhalare, în sp ecial în faza de
fabricație.
Cercetările în identificarea particulelor care ar putea reprezenta un pericol pentru sănătate
sau mediu sunt încurajate și finanțate de către guvernele numeroaselor țări, iar modul în care aceste
riscuri pot fi cuantificate și reduse la minimum, pe parcursul întregului ciclu de viață a nanoparticulelor create. Nu există nici o îndoi ală că nanotehnologia are un mare potențial de a
aduce beneficii societății într -o gamă largă de aplicații, dar este recunoscut fapt ul că trebuie tratate
cu prudență pentru a asigura că aceste progrese se dezvoltă cât mai sigur posibil.

30 Kazmierski, Tom, J. Beeby, Steve. Energy Harvesting System s: Principles, Modeling and Applications. Springer,
London, 2011, pp.

12 | Pagina
Absolvent : Mihai ROȘCĂ NEANU
Îndrumător : Conf. Dr. Arh. Ileana STĂNCULESCU 3. NANOARHITECTURA – SOLUȚ IA VIITORULUI

3.1 Ce este nanoarhitectura ?

Nanoarchitectura reprezintă combinația armonioasă dintre arhitectură și nanotehnologie, iar
utilizarea ei variază în funcție de rezultatele dorite, materiale, echipamente, forme și design. Așa
cum am menționat în capitolele anteriorare, nanotehnologia are potențialul de a schimba
caracteristicile materialelor de construcții, în scopul eficientizării uzului de energie, a economisirii
resurselor și a protejării mediului înconjurător.
Numeroase produse ale nanotehnologiei au fost deja generate și sunt disponibile pe piață.
Aceste materiale au caracter inteligent și sunt dinamice "în special acoperirea suprafețelor ce au
caracteristici funcționale, cum ar fi rezistența crescută la elasticitate, capacitatea de auto -curățare,
rezistență la foc și altele. Aditivii pe bază de materiale nano face materiale comune mai ușoare, mai permeabile, și mai re zistente la uzură "
31.
Unii autori de specialitate denumesc nanoarhitectura o nouă specie a arhitecturii32,
evidenț iind caracterul evoluționist al fiecărui domeniu, inclusiv al arhitecturii. Analogia dintre
biologie și construcțiile contemporane și viitoare devine din ce în ce mai evidentă și, prin urmare, este analizată în profunzime de către o mulțime de specialiști . Astfel, noua specie arhitecturală este
comparată cu un organism viu pentru că are părți independente, menite să transporte diferite sisteme pe verticală. Căldura, ventilația, aerul condițional și sistemele de securitate sunt doar câteva dintre acestea
33.
Johansen descrie nanoarhitectura ca având patru atribute importante și anume:
• Auto -organizarea (interrela ția și interacțiunea cu mediul, adaptarea la condițiile
mediului înconjurător)
• Auto -reglarea (coordonarea funcțiilor părților independente în scopul unei performanțe
avantajoase)
• Auto -diagnosticarea defecțiunilor
• Auto -vindecarea (reconstruirea materialelor deteriorate)
34

Aceste patru atribute sunt inspirate din modul de funcționare al organismelor vii. Autorul
sugerează că noua specie arhitecturală va fi capabilă să facă toate aceste lucruri și chiar mai mult,
pe traiectoria sa evoluționară. Acesta susține că, pe măsură ce clădirile interligente vor avansa în sofisticare, procesele și performanțele acestora vor fi integrate în mod artificial, dar autom at în
realizarea oricărui proiect arhitectural. Tot în accepțiunea acestuia, ingineria moleculară va crea noi frontiere pentru acest domeniu, întrucât programarea clădirilor, la fel ca aceea a computerelor,
vor conduce la un design menit să crească perform anța construcției. Mai mult decât atât, își

31 Lalbakhsh & Shirazipour – 2011 International Conference on Nanotechnology and Biosensors IPCBEE vol.25,
(2011) IACSIT Press, Singapore
32 Johansen, John M. Nanoarchitecture: A New species of Architecture. Princeton Architect ural Press, New York,
2002, p. 22
33 Idem 29
34 Ibidem 29, pp. 22- 23

13 | Pagina
Absolvent : Mihai ROȘCĂ NEANU
Îndrumător : Conf. Dr. Arh. Ileana STĂNCULESCU exprimă viziunea futuristă legată de abilitatea clădirilor și a organismelor vii de a deveni mai mult
decât o analogie35.
Integrarea nanotehnologiei în arhitectură este simplă, întrucât nanoparticulele sunt rezu ltatul
unor fenomene naturale și aduc cu sine proprietăți care au capacitatea de a contribui la atât de dorita sustenabilitate din acest domeniu. Astfel, preluarea designului inspirat din natură, folosirea unor materiale cât mai naturale, extrase sau combi nate din elemente la îndemână, din mediul
înconjurător și folosirea inovațiilor din nanotehnologie
36 sunt câteva dintre lucrurile asupra cărora
trebuie să se îndrepte atenția arhitecților interesați să realizeze proiecte nanoarhitecturale de succes.

3.2 – Nanomateriale

În arhitectură există două abordă ri de design fundamental diferite care predomină atunci
când vine vorba de materiale și suprafețe, subliniate în special de către autoarea Sylvia Leydecker :

a) „Ceea ce vezi este ceea ce obții” – Această abordare este favorizată de acei arhitecți pentru
care autenticitatea materialelor este o prioritate și care folosesc materiale de înaltă calitate, cum ar fi piatra naturală sau lemnul.

b) Suprafețe artificiale care imită materiale naturale – În cea mai mare parte, materialele de
acest tip sunt alese datorită costurilor scăzute. Lemnul, fie sub formă de furnir sau din material plastic sintetic, este mai ieftin decât lemnul masiv, motiv pentru care este preferat în multiple cazuri. Chiar și pereții din be ton sunt deseori înlcuiți cu plastic și alte tipuri de
materiale. Suprafețele artificiale sunt aduse la perfectiune, aspectul fibrelor putând fi adaptat, iar culoarea ramânand aceeași de- a lungul timpului. În viitor, o a treia opțiune va
fi disponibilă :

c) Nanosuprafețe funcționale – Atunci când vorbim despre nanosuprafțe funcționale, ne
referim de cele mai multe ori la suprafețe ultra -subțiri care pot fi diferite de materialele pe
care le încadrează și totodată, pot fi transparente și complet invizibile. De asemenea,
posibile sunt nanocompozitele cu proprietăți noi: nano- particule sau alte nanomateriale ce
sunt integrate în materiale convenționale, astfel încât caracteristicile materialului original
sunt îmbunătățite și pot căpăta noi proprietăți funcționale , ajungând chiar să fie
multifuncțional. Mai mult decât atât, procesul de îmbătrânire devine o chestiune de timp și
poate fi controlată prin setarea dorită, mai devreme sau mai târziu, în funcție de materialul
ales. De asemenea, calitățile estetice și funcț ionale pot fi alese cu ușurință.

Nanomaterialele stau la baza construcțiilor inteligente viitoare și reprezintă o alternativă
mult mai „sănătoasă” și sustenabilă pentru locuințele și clădirile comerciale ale planetei, în

35 Idem 31
36 Leydecker, Sylvia. Nano Materials in Architecture, Interior Architecture and Design. Birkhauser, Basel, 2008, pp.
10-17

14 | Pagina
Absolvent : Mihai ROȘCĂ NEANU
Îndrumător : Conf. Dr. Arh. Ileana STĂNCULESCU comparație cu materialele convenționale folosite până în prezent, deseori în mod iresponsabil.
Experții sunt de părere că nanoarhitectura va permite crearea unei conexiuni fără precedent între
simțurile umane și design37.
Nanomaterialele au un rol deosebit de important în sustenabilitatea proiectelor arhitecturale,
însă sunt esențiale și pentru controlul economic al acestui domeniu. Acestea au avantajul de a fi
mai ușoare și totodată, mai puternice decât materialele tradiți onale, iar costurile pe care le implică
sunt mult scăzute față de costurile materialelor convenționale.
Nanomaterialele sunt create cu funcționalitate în minte, iar caracteristicile lor se
concentrează în jurul economisirii de energie, a productivității și a siguranței. În prezent,
nanocompoziții se bucură de atenția inginerilor și a arhitecților, întrucât pot fi combinați cu materiale tradiționale precum sunt metalul, sticla sau plasticul, modificând indicele de performanță al acestora, dar și durabilita tea lor
38. Straturile de nanotuburi din carbon, care au grosimea unui
atom, își găsesc deja utilitatea în sute de aplicații din domeniul arhitectural și vin cu beneficii precum cele menționate mai sus.

Învelișurile fotosintetice care pot transforma orice clădire într- o sursa gratuită de energie,
materialele care își pot modifica forma și cularea, materialele ușoare, dar puternice, cele capabile
să filtreze lumina, să izoleze fonic și să reziste la condiț ii climatice extreme reprezintă câteva dintre
elementele de bază ale arhitecturii viitorului. Astăzi, nanomaterialele sunt deseori supra- numite
„materiale -miracol”, însă în viitorul apropiat, proprietățile lor vor reprezenta nimic mai mult decât
tehnologie exploatată în mod eficient și folosită în avantajul mediului înconjurător.
Cu toate că obiectivul principal al nanomaterialelor este reducerea consumului de energie
și construcția ecologică a clădirilor, există și un obiectiv secundar. Acesta se rezumă la crearea de
oportunități pentru arhitecți și designeri în scopul protecției împotriva hazardelor naturale.
Totodată, crearea unui mediu organic, ca răspuns la schimbările la care asistăm, poate reprezenta
o prioritate.

3.2.1 – Izolația
În prezent, e xistă un număr foarte mare de arhitecți care recomandă soluții alternative în
sfera materialelor izolatoare. Chiar mai mult, numeroase persoane din afara acestei sfere
profesionale conștientizează avantajele materialelor organice și a unor tehnologii mai p uțin
exploatate, folosindu- le astfel la izolarea termică a pereților din propriile case. Experții susțin că
vor exista evoluții majore în sectorul de izolațiilor în viitorul apropiat, ca urmare a cererii pieței și
a întreprinderilor private , având ca scop realizarea clădirilor mai eficient e din punct de vedere
energetic .
În cadrul Conferinței de Construcții Creative din anul 2015 s -a discutat despre posibilitatea
utilizării lichidului nano -ceramic pentru crearea unor straturi foarte subțir i, izolante
39. Cu acest
prilej au fost amintite produsele izolatoare care au la bază microsfere celulare ceramice

37 Lalbakhsh , Etrat. Shirazpour , Pegah . Nanomaterial for Smart Future Buildings, in 2011 International Conference
on Nanotechnology and Biosensors, IPCBEE vol.25, IACSIT Press, Singapore
38 Ibidem 34, p. 82
39 Bozsaky, David. Laboratory tests with Liquid Nano -Ceramic Thermal Insulation Coating în Creative Construction
Conference 2015 (CCC2015), Elsevier, p. 68

15 | Pagina
Absolvent : Mihai ROȘCĂ NEANU
Îndrumător : Conf. Dr. Arh. Ileana STĂNCULESCU microscopice, produse la temperaturi de peste 1500 de grade Celsius și la o presiune ridicată a
gazului. Produse precum ThermoShield, Protector sau TSM Ceramic conțin astfel de sfere
microscopice goale pe dinauntru care, în mod surprinzător, au efect de vacuum. Având în compoziție 20% stiren și 80% latex acrilic, aceste produse sunt puternice din punct de vedere mecanic, rezistente la multiple co ndiții climatice și oferă flexibilitatea necesară.
Autorul G. Elvin
40 sugerează că p roducerea materialelor izolante reduc cantitatea de energie
necesară pentru menținerea unui mediu confortabil. De asemenea, acesta susține că un consum
redus de energie, la rândul său, înseamnă reducerea emisiilor de carbon , izolarea fiind, de fapt,
modul cel mai rentabil de reducere a emisiilor de carbon disponibile în prezent. Mai mult decât
atât, n anotehnologia promite să facă o izolație mai eficientă, mai puțin dependentă de resurse
neregenerabile și, cel mai important, mai puțin toxică. Producătorii estimează că materialele
izolante derivate din nanotehnologie sunt aproximativ cu 30% mai efi ciente decat materialele
convenț ionale.
Același autor enunță că materiale la scara nanometrică sunt foarte bune izolatoare datorită
raportului mare sup rafață -volum. Acest lucru oferă posibilitatea de a capta aerul în material într –
un strat de grosime minimă (materiale izolante convenți onale, cum ar fi fibra de sticlă și
polistirenul care pot obțin e un grad ridicat de izola re prin proprietățile conductoare ale materialului
în sine decât prin c apacitatea lor de a capta aerul ). Nanomateriale le izolante pot fi prinse între
panouri rigide, aplicate sub formă de straturi subț iri, sau sub formă de tencuială, așa cum se discuta
și în cadrul Conferinței de Construcții Creative (2015).
Dacă până în prezent, vata minerală, polistirenul expandat, polistirenul extrudat sau spuma
poliuretană reprezentau cele mai populare opțiuni, na nomaterialele precum aerogelul, sau
panourile de izolare sub vid (VIP) vor fi variante preferate în anii care vor urma.

3.2.2 Vopselele

Straturile de vopsea de exterior sau simplele învelișuri protectoare sunt redefinite cu ajutorul
nanotehnologiei. N oile tendințe încurajează utilizarea produselor prietenoase cu mediul, cu
proprietăți de auto -curățare și auto asamblare. Atât în mediul rezidențial, cât și în mediul industrial,
există nevoia utilizării unor tencuieli și învelișuri exterioare lipsite de c rom și alte substanțe
dăunătoare. De aceea, astfel de produse de bază micro și nanocapsulate captează deja atenția unui
număr mare de experți. Acestea au o densitate foarte scăzută și proprietăți optice avantajoase41.

O gamă largă de alte caracteristici capabile să sporească performanțele poate fi, de
asemenea, realizată prin aplicarea altor tipuri de straturi de nanoparticule la metode cum ar fi:
• Auto -curățarea
• Rezistența la zgârieturi
• Protecția împotriva înghețului și a aburului
• Proprietăți a nti-microbi ene
• Protecție UV

40 Elvin, G. Building Green with Nanotechnology în Green Technology Forum, Indianapolis, In, USA, 2007, p. 168
41 Hamdy Makhlouf, Abdel, Salam. Tiginyanu, Ion. Nanocoatings and ultra- thin films. Technology and applications.
Woodhead Publishing Limited, Oxford, 2011, p. 15

16 | Pagina
Absolvent : Mihai ROȘCĂ NEANU
Îndrumător : Conf. Dr. Arh. Ileana STĂNCULESCU • Rezistență la coroziune
• Hidroizolații

Vopselele care rezultă în urma combinațiilor cu produse nano dețin multiple astfel de
proprietăți, datorită flexibilității diferitelor nanoparticule . Acestea pot fi definite ca fiind panouri
sau suprafeț e multifuncționale.
Tendințele curente ne îndeamnă să ne îndreptăm atenția înspre vopsele nano care pot
sintetiza materiale cu proprietăți fizic, chimice și mecanice unice. Vopselele bazate pe nano –
compoziți, vopselele pe mai multe ni vele pe scară nanp, vopselele nanogradate sau cele structurate
sunt câteva dintre opțiunile recomandate de specialiști42.

NanoCasa aduce nanotehnologia în casele contemporane . Australia nu are nicio inițiativă
formală cu privire la nanotehnologie, la nivel naț ional, deși o serie de rețele și programe naționale
au fost realizate pentru a reuni cercetari relevante. Există investiții guvernamentale semnificative
în cercetarea nanotehnologiei australiene, fonduri provenite de la Cons iliul Australian de Cercetare
și Știința ș i Organizația de Cercetare I ndustrială, precum și fonduri din pa rtea guvernelor de stat.
Peste 3 0 de companii australiene pretind că activează în domeniul nanotehnologiei43.

CSIRO și Universitatea de Tehnologie din S ydney (UTS), au dezvoltat o casă model care
arată cum noile materiale, produse și procese care provin din cercetarea si dezvoltarea
nanotehnologiei ar putea fi aplicate la mediul nostru de viață44.
Inițiativa NanoCasa, a parținând Dr. Carl Masens de l a Institutul de Tehnologie nanometrică
și vizualizare, implementată de către arhitectul James Muir, s- a dovedit a fi un proiect de succes
ce explică ce sunt nanotehnologiile și modul în care acestea funcționează; de exemplu, modul în
care ferestrele se cur ata singure prin cele mai recente tehnologii, cum ar putea rezista gresia
acumularii urmelor de săpun, sau cum suprafetele din lemn ar rezista daunelor produse de ultra –
violete (UV). În industria construcțiilor, nanotehnologia oferă o paletă întreagă de no i materiale,
care ar putea avea potențiale efecte profunde a supra proiectarii clădirii.
NanoCasa folosește o vopsea de răcire radiativă, ca suprafața exterioară, la unele dintre
materialele de acoperire. Un acoperiș metalic, acoperit cu această vopsea, va deveni un element de
răcire într -o clădire, mai degrabă decât o sursă de căldură nedorită. Alte caracteristici sunt abilitatea
de auto-curățare a sticlei , sistemele de iluminat reci și c elule solare colorante – celule fotovoltaice
pe bază de dioxid de titan, ma i degrabă decât de siliciu. De exemplu, sticla poate fi folosită în
continuu dacă este opti c reglată pentru a bloca caldura ș i razele UV. Ar fi posibil să se construiască
o clădire cu mai multe ferestre, mai mare decât este viabilă în prezent, deoarece căldura poate fi
păstrată în exterior și efectele UV pot fi prevenite. Reducerea câștigului de căldură solară prin
ferestre reduce nevoia de răcire prin intermediul aerului condiț ionat, economisind energie
electrică45.

42 Ibidem 40, p. 14
43 http://www.nanowerk.com/n anotechnology/Nanotechnology_Companies_in_Australia.php , accesat în
Decembrie 2016
44 http://www.uts.edu.au/ , accesat în Decembrie 2016
45 http://www.nano. uts.edu.au/about/australia.html , accesat în Decembrie 2016

17 | Pagina
Absolvent : Mihai ROȘCĂ NEANU
Îndrumător : Conf. Dr. Arh. Ileana STĂNCULESCU 3.2.3 – Energie Solară
Cea mai importantă sursă de energie regenerabilă este soarele. Acesta este capabil să
satisfacă nevoile energetice ale planetei prin conversia radiației solare în energie electrică. Cu toate
acestea, provocarea rămâne detectarea unei metode de a realiza acest proces la un preț rezonabil.
"Tehnologiile actuale de celule solare pe bază de siliciu au atins eficiențe de conversie modeste la
costuri relativ ridicate. Dar tehnologiile de conversie se îmbunătățesc, și este de așteptat ca piața energiei solare să crească de la 15,6 miliarde $ în 2006 la 69.3 miliarde $ în 2016. În t imp ce
energiile solare reprezinta mai putin de 0.5% din totalul pietei actuale, aceasta creștere rapid spre
30% anual"
46. Astfel, înlocuirea acestei celule solare de siliciu cu un înveliș subțire de siliciu solar
îmbunătățit (Thin -Film ), produs al nanotehnologiei, poate furniza energia necesară de la soare,
menținând astfel un cost redus
Plăci fotovoltaice pentru acoperiș – spre deosebire de panourile solare clasice, acest tip de produs
înlocuiește țiglele convenționale, oferind o soluție permanentă pentru regenerarea energiei și
utilizarea energiei solare în cea mai mare parte a timpului. Țiglele solare au fost introduse pe piață
de Elon Musk cu scopul de a elimina nevoia instalării unor panouri inestetice pe acoperișurile
caselor.

Panou solar t hin-film – organic thin- film sau celule le solare din plastic sunt material e compus e
din nanoparticule și polimeri, utilizând materiale cu costuri reduse. Ele sunt formate din substraturi polimerice ieftine care pot beneficia de metode de producție "roll -to-roll" utilizate în fabricarea
ziarelor.
Un alt avantaj acestor celule solare este flexibilitatea lor, ceea ce va permite integr area lor
în mult mai multe construcții decât panourile convenționale de sticlă plate. Aceastea vor deschide noi posibilități arhitecturale trecând peste preocupările estetice pe care unii arhitecți le au împotriva panourilor plane rigide, care pot fi cu gr eu integrate în fațadele clădirilor. Grație flexibilității și
grosim ii lor, panourile solare de tip t hin-film ar putea fi integrate în ferestre, acoperișuri și fațade,
ceea ce face, din aproape întreaga anvelopă a clădirii un colector solar
47.

3.2.2 .2 – Inițiativa NanoCasa – „NanoHouse” – Australia – a doua propunere
Chiar dacă este înco njurată cu pereți de dimensiuni mari de sticlă , NanoCasa nu are nevoie
de perdele, sticla putând deveni aproape opacă prin simpla apăsare a unui întrerupător a sticle i
SPD48. O altă opțiune este atașarea unui dispozitiv de detectare a luminii și un controll er, în același
fel cum luminile stradale se aprind atunci când se înnourează. Tehnologia foloseste particule
dispersate într- un lichid sau în picături mici încapsulate într -o peliculă subțire din masă plastică.
[16] Particulele se aliniaza, permițând luminii să treacă atunci când o sarcină electrică este aplicată
unui strat de material transparent, bun conductor electric. Particulele revin la poziții aleatorii și
blocheaza lumină atunci când nu este activată sursa de curent. Sticla SPD poate fi folosită drept

46 Idem 39
47 https://gigaom.com/2011/05/19/the -re-invention -of-intel -backed -solar -company -sulfurcell/ , accesat în Decembrie 2016

48 Geam SPD – utilizează mici particule de lumina de absorbție microscopice cunoscute ca dispozitive de particule
suspendat e (SPD), sau valve de lumină pentru a putea trece de la lumină la întuneric într -o chestiune de secunde.

18 | Pagina
Absolvent : Mihai ROȘCĂ NEANU
Îndrumător : Conf. Dr. Arh. Ileana STĂNCULESCU perdea pentru a asigura i ntimitate a rezidenților. Alte tehnologii de sticlă sunt disponibile pentru a
umple rolu l de izolare al perdelelor.

Astăzi, suntem famil iarizați cu utilizarea culori lor închise pentru a capta caldura, dar
zidurile întunecate sunt inestetice și, deloc surprinzător, ele apar rar eori în scheme sau proiecte
rezidnțiale . Există soluții biotehnologice pentru această problemă: vopsele cu nano particule,
absorbante de căldură, care sunt deschise la culoare în partea vizibilă a spectrului. Aplicații e
casnice australiene utilizează nanotehnologia în acest sens și se extind dincol o de materiale de
construcție, incluzând produsele de protec ție solară transparente (Advanced P owder Technologies)
și vopsele inteligente (Dulux / Orica)49.

Unele dintre aceste tipuri de tehnologii, ce sunt avute în vedere pentru a fi incluse în ca să
conțin: filtre pentru ultraviolete și ferestre reflectorizante pentru controlul caldurii solare: geamuri
cu auto -curatere acoperite cu strat TiO2; straturi de protectie pentru mobila oferind protectie UV;
sticle, recipiente pentru alimente , cu proprietăți optice reglabile pentru îmbunătățirea atat a duratei
de depozi tare a recipientelor cat și a conținutului; sisteme de iluminat, cu lumină rece, pentru
recoltarea de lumina naturală în timpul zilei ce folosesc o lumina albă LED; sisteme de control al
calității apelor care îndepărtează poluanții din apă și care curătă p oluanții din apă; vopsele deschise
la culoare, vopsele fără strălucire și pigmenți de culoare închisă ce nu rețin căldura.

3.2.4 – Materiale Structurale
În accepțiunea autorului G. Elvin, r ezistența materialelor este decisiv ă pentru construcția
unei clădiri, definind structura prin longevitate și rezistență la gravitație, vânt, cutremure și alte
sarcini ce acționează pentru a le distruge. Rezistența componentelor non -structurale, cum ar fi
ferestrele și ușile, este la fel de importantă pentru securitate și durabilitate. Nanotehnologia promite
îmbunătățiri semnificative ale materialelor structurale în două moduri. În primul rând, nano –
armarea m aterialelor existente, cum sunt betonul și oțel ul conduc la folosirea nanocompozite lor,
materiale produse prin adăugarea de nanoparticule la un material vrac, în scopul de a îmbunătăți
proprietățile materialului vrac. În cele din urmă, atunci când costul și know -how-ul tehnic vor
permite, vom vedea structuri realizate in totalitate din materiale noi, cum ar fi nano tuburi de
carbon.” 50

Materialele noi care includ nanotehnologii în compoziția lor sunt vopselele pudră care
oferă o gamă infinită de culori și finisaje, dar și o rezistență extremă la abraziune sau vopselele-
compozit care sunt create pentru a satisface nevoile industriale de temperatură, coroziune,
abraziune, fricție sau eroziune51.

Beton compozit:

Betonul este un material utilizat pe scară largă în industria construcțiilo r și utilizarea sa are
consecințe grave, ca rezultat al emisiilor de carbon din timpul construcției. Prin urmare, utilizarea

49 Idem
50 Idem 39
51 Ibidem 40, p. 15- 19

19 | Pagina
Absolvent : Mihai ROȘCĂ NEANU
Îndrumător : Conf. Dr. Arh. Ileana STĂNCULESCU nanotehnologiei pentru a spori producția de beton poate fi benefică în reducerea emisiilor de
carbon.

Există mai multe tipuri de materiale compozite de beton, care au fost îmbunătățite cu
ajutorul nano -particulelor de pe piață. Una dintre cele mai interesante tipuri de beton este cel
translu cid. Arhitecta Andea Bittis în design- ul său unic pe perete tradițional de beton surprinde
siluete frumoase și umbre atunci când lu mina este emisă. Acest lucru a fost posibil prin
încorporarea unei matrice de fibre de sticlă mici cu blocuri de beton.
Betonul translucid este o altă inovație care merită să fie menționată. Un astfel de proiect a
fost expus la World Expo Shanghai în anul 2010. Pavilionul Italian a uimit prin transparență, dar
și prin calitatea materialelor potrivite pentru mediul urban. Lucrarea a fost realizată cu beton
translucid realizat de Italcementi Group și conține 3774 de panouri transparente întinse pe o
suprafa ță de 1887 de metri pătrați.

Oțel compozit:

Unul dintre celelalte produse îmbunătățite prin folosirea nanotehnologiei este oțelul compozit.
Aceste materiale sunt considerate ca fiind atât materialele de construcție primare cat și parte
componentă de ar mare a betonului. MMFX -Steel este un exemplu de acest tip de materiale care
"în conformitate cu producătorul său, este de cinci ori mai rezistent la coroziune și până de trei ori
mai puternic decât oțelul conventional. Produsele din oțel MMFX sunt utilizat e în clădiri
rezidențiale și comerciale, inclusiv poduri, autostrăzi și parări. Rezistența adăugată acestui tip din
oțel are ca rezultat o scădere a cantității de oțel convențională necesară pentru a î ndeplini aceeași
sarcină.

Lemn compozit:
Lemnul este compus din nanotuburi sau "nanofibre", cunoscute și sub denumirea de
lignoceluloze (țesutul lemnos), elemente care sunt de două ori mai puternice decat oțelul.
Recoltarea acestor nanofibre ar putea conduce la o nouă paradigmă în construcția durabilă, iar
producția și utilizarea lor ar face parte dintr -un ciclu de reînnoire. Unii dezvoltatori au speculat
faptul că funcționalitatea unei constructii pe suprafeț e lignocelulozice la o nanoscară ar putea
deschide noi oportunități în această direcție. S uprafețe de auto -sterilizare, de auto -reparare internă
și dispozitive electronice lignocelulozice sunt doar câteva exemple relevante. Acești senzori
nanometrici care nu au un efect activ sau pasiv, au abilitatea de a oferi feedback cu privire la
performanța produsului și la condițiile de mediu în timpul serviciulu i prin monitorizarea
structurală , pierderile sau aporturile de căldură, temperaturile, conținutul de umiditate, ciupercilor
de degradare și pierderea de aer condiționat.

Nanotubul de carbon

Nanotubul de carbon este produsul conceptual al nanotehnologiei. Conform lui G. Elvin, un
nanotub de ca rbon este o foaie de grafit subțire cat un atom, rulată într-un cilindru fără sudură, cu
un diametru de aproximativ un nanometru. Nanotuburile de carbon Multiwalled au fost testate
pentru a avea o rezistență la rupere de 63 GPa, în comparație cu oțelul din carbon, ce are rezistență
la rupere de aproximativ 1,2 Gpa.

20 | Pagina
Absolvent : Mihai ROȘCĂ NEANU
Îndrumător : Conf. Dr. Arh. Ileana STĂNCULESCU Un exemplu de material compus cu ajutorul nano -tuburilor de carbon, numit “microlattice”
este format ”dintr -o rețea de tuburi goale interconectate cu o grosime de 1000 de ori mai mică decât cea
a părului uman ” după cum declară creatorul principal D r. Tobias Schaedler de la HRL Laboratories.

Microlattice a fost inspirat din structura oaselor umane, care sunt foarte rigide la exterior pe
când interiorul este cât se poate de sec. Acest fapt le face ușor de zdrobit, dar sunt suficient de
ușoare pentru a rezista la greutatea noastră. Acest nou metal mimează o asele, cu un exterior rigid,
iar structura polimerică de celule deschise 3D are o compoziție de 99,99% constituită din aer.
Un alt exemplu este cel al arhitecț ilor Peter Testa și Sheila Kennedy , care au practici foarte
diferite, dar ambii încearcă designul inovator prin colaborarea cu producătorii, prin interacțiunea
multidisciplinară, precum și prin adaptarea teh nologiilor în curs de formare. Aceștia susțin că,
complexitatea clădirilor contemporane este o realizare enormă, dar trebuie să pună sub semnul
întrebării modul în care am ajuns până la punctul de a construi cu o astfel de complexitate. Mai
mult, cei doi arhitecți sunt de părere că trebuie să r egândim modul în care ne asamblăm clădirile.
Acest e cuvinte ar putea părea ciudate provenind de la arhitectul Peter Testa, care, împreună cu
partenerul său, Devyn Weiser, a proiectat un turn din fibră de carbon din materiale compozite.
Potrivit lui Testa, a carui firmă, Peter Testa Arhitects, este situată în Santa Monica, California,
dorința de a utiliza instrumente complexe de modelare pe calculator va permite proiectarea de noi
clădiri, materiale și produse care ar putea transforma industria de construcții.
Testa și Weiser urmăresc o examinare sistemat ică a metodelor de construcție. Produc ătorii
sunt cei mai dispuși să -și asume r ăspunderea; ei încearcă să profite de pe urma investițiilor
rezonabile. Momeala pentru mulți producători este mă rimea, un avantaj pe care Testa nu l -a
pierdut. Proiectul turnulu i de carbon a fost con ceput cu o gândire strategică. Testa afirmă că
industria nu este complet fixată, iar în cazul în care se găsesc aplicații pentru materiale
provocatoare și care pot fi folosite la o scară destul de mare, este posibil să dea naștere uno r noi
diviziuni ale industriei.
Natura și metodele de lucru ale KVA implică riscuri, dar Sheila Kennedy se consideră a fi
unul dintre arhitecții care nu s -ar bucura de munca lui, dacă nu ar afecta producția culturală. "Nu
poți face prozelitism, frumusețea implică asumarea de ri scuri", recunoaște ea. "Cu toate acestea,
deoarece tehnologia și mașinăriile pe care le folosim devin mai frecve nte, riscul se va diminua."

3.2.5 – Nanosenzori și medii inteligente
Nanotehnologia va avea cel mai mare impact în sfera nanosenzorilor. Date despre mediul
înconjurător , utilizatorii clădirii, precum și performanțele materialelor vor fi colectate de către
nanosenzorii implantați în diferite elemente și materiale de construcți i. Nanosenzorii vor
interacționa cu utilizatorii construcțiilor, pe când alți senzori vor transforma clă dirile în spații
interactive.

Materialele de construcție vor fi printre primele piese transformate în componente
inteligente. Acestea vor avea capacitatea de a colecta date p rivind temperatura, umiditatea, vibrații,

21 | Pagina
Absolvent : Mihai ROȘCĂ NEANU
Îndrumător : Conf. Dr. Arh. Ileana STĂNCULESCU stres, degradare, precum și o serie de alți factori. Această colecție de date va fi foarte utilă în
monitorizarea și dezvoltarea întreținerii și siguranței clădirilor. Îmbunătățiri impresionante sunt, de asemenea, așteptate în domeniul conservării energiei , în sisteme de control al mediului care vor
recunoaște gradul de ocupare al clădirii și vor a regla temperatura spațiilor în mod corespunzător.
În mod similar, ferestrele se vor putea auto- ajusta pentru a reflecta sau a lăsa radiația solară să
pătrundă în interior . În cele din urmă, rețelele de senzori încorporate vor interacționa ca un întreg,
rezultând "medii inteligente", ce se auto -adaptează la nevoile individual e și preferințele fiecărei
persoane.
Lucrările privind mediile inteligente sunt deja în curs de realizare. Leeds
Nanomanufacturing Institute (NMI), de exemplu, face parte dintr -un program finanțat de Uniunea
Europeană cu un buget de 9,5 milioane de euro pentru a dezvolta o casă cu pereți spec iali, ce vor
colecta date cu privire la tensiuni, vibrații, niveluri de temperatură, umiditate și gaz.
Așadar, observăm că integrarea nanotehnologiei în proiectele și construcțiile contemporane
este absolut necesară și că vine să aducă numeroase avantaje, fie ele de natură energetică sau
economică. În continuare, voi discuta cinci cazuri de construcții în care nanotehnologia, ecologia
și mediul înconjurător sunt elemente prioritare, în scopul evidențierii importanței și beneficiilor
adaptării la noile te hnologii.
În ceea ce privește mediile inteligente, acestea pot fi spații interactive, activate cu ajutorul
tehnologiei și intensificarea experiențelor celor din interior. Aceste spații fizice pot fi pereți, așa
cum este Peretele Aegis Hyposurface52 sau Peretele de Gheață, „Ice”53. Primul exemplu este un
proiect al lui Mark Goulthorpe, creat ca sistem de afișaj cu un ecran mișcător, a cărui suprafață se
comportă în funcție de interacțiunea cu omul. Cel de -al doilea exemplu este o instalație de 5 x 3.5
metri de sticlă suspendată care are senzori cu infraroșu pentru a detecta prezența unui vizitator de
la 500 mm distanță. În momentul detectării, senzorii creează fluctuații.

Atât partea teoretică a acestei lucrări, cât și cea de cercetare, arată faptul că nan otehnologia
și arhitectura coexistă și evoluează influențându -se reciproc. În timp ce nanotehnologia evoluează
sub supravegherea oamenilor de știință, în laboratoare și alte medii artificiale, arhitectura detectează noi direcții și nevoi de dezvoltare a na notehnologiei. Astfel, ia naștere nanoarhitectura,
un concep despre care vom auzi din ce în ce mai mult în anii care urmează. Casele inteligente, clădirile sustenabile și, în general, construcțiile care favorizează protecția
mediului înconjurător, vor re prezenta o prioritate nu doar pentru arhitecți și ingineri, ci și pentru
beneficiarii proiectelor. Pe măsură ce avansul tehnologic pătrunde în casele tuturor locuitorilor
planetei, nanotehnologia va deveni parte integrantă a construcțiilor.
Astfel, principala ipotză enunțață în introducerea acestei lucrări, conform căreia
nanotehnologia stă la baza unui tip de arhitectură sustenabil, a fost confirmată. De asemenea,
ipoteza secundară conform căreia arhitectura este inspirată din natură și creată cu ajutorul materialelor „inteligente” și poate revoluționa modul în care construim și trăim, se confirmă prin
studiile de caz ale lui John M. Johansen.

52 https://mcburry.net/aegis -hyposurface/ , accesat în Ianua rie 2017
53 http://www.klein -dytham.com/bloo/ , accesat în Ianuarie 2017

22 | Pagina
Absolvent : Mihai ROȘCĂ NEANU
Îndrumător : Conf. Dr. Arh. Ileana STĂNCULESCU 4. Studii de caz ale arhitectului John M. Johansen

4.1 U tilizarea nanotehnologiei în arhitectură

Nanotehnologia a existat ca și concept în arhitectură de zeci de ani, însă a început să fie pusă
în practică recent, abia în momentul în care nanotehnologia a devenit disponibilă publicului larg.
Experimentele și exercițiile de imaginație ale arhitecților a u început să prindă contur de îndată ce
inspirația a putut fi completată de posibilitățile oferite de tehnologiile contemporane.
Două tipuri de nanotehnologie permit arhitecturii să se redefinească în mod accelerat în
acest moment și anume nanotehnologi a „umedă” și cea „uscată”. Acestea sunt principalele două
categorii în care se încadrează tehnicile folosite astăzi de către cercetătroi54. Metodele „uscate”
sunt utilizate în designul dispozitivelor, al aparaturilor, manipulând cantități infime de atomi
pentru a crea fabrici de dimensiuni moleculare. În schimb, metodele „umede” presupun replicarea
potențialului biologic al divizării celulelor și al ADN -ului. Așa cum subliniază autorul Jonathan
Hill, nanothenologia permite clădirilor și obiectelor să își dilate sau să își contracte volumul, să își
modifice forma sau să evolueze continuu, în funcție de stimuli externi55. Un astfel de progres nu
este doar benefic epocii noastre, ci și esențial, pentru bună -starea mediului înconjurător,
îmbunătățirea calității vi eții și eficientizarea resurselor planetei.
Renumitul arhitect american John M. Johansen56, care a studiat sub îndrumarea lui Walter
Adolph Gropius , un renumit arhitect și pedagog german de la Universitatea Harvard , propune
proiecte inovative, ale căror nucleu esre manipularea moleculară și creșterea cu și dincolo de
limitele cuvei. În primele faze ale proceselor de creștere molecu lară, molecule le mici
supraviețuiesc într- o cuvă sigilată ermetic. Există posibilitatea ca molecule le perisabile să se
transforme în molecule durabile care vor rezista și vor supraviețui în mediul extern. Această
dezvoltare de la molecule simple la molecule complexe, din interior spre exteriorul cuvei, este
presupunerea critică și esențială a propunerii autorului . În lucrarea sa, Nanoarchitecture: A New
Species of Architecture, John M. Johansen57 susține că oricine își poate crea propriile materiale
inteligente, care să se adapteze după nevoile rezidentului unei case, spre exemplu.
Lucrările lui John M. Johansen reprezintă partea de cercetare a acestei lucrări, pe care am
realizat -o prin observație și studiu de caz. Am ales să analizez cinci proiecte ale acestui autor, iar
motivația din spatele acestei alegeri este contribuția adusă la mișcărea modernistă arhi tecturală.
Viziunea futuristă a acestuia nu este doar fascinantă, dar are la bază principii practice, realiste și
bazate pe date științifice, cu ajutorul cărora viitorul arhitecturii poate fi redefinit.

4.1.1 Molecular -Engin eered House for the year 2200
John M. Johansen susține că noile procese de construcție pot oferi oportunități uimitoare și
că moleculele pot fi programate să producă cutii utilitare pe post de adăposturi sau construcții
rezidențiale în orice stil. În accepțiunea sa, inginerii și arhitecții nu sunt încă obișnuiți să privească

54 Hill, Jonathan. Architecture : The Subject is Matter. Routledge, Londra, 2001, p. 225
55 Ibidem 1, p.227
56 John M. Johansen – architect si membru al grupului Harvard Five , Sursă:
https://en.wikipedia.org/wiki/John_M._Johansen
57 Johansen, John M. Nanoarchitecture: A New species of Architecture. Princeton Architectural Press, New York,
2002, p. 22

23 | Pagina
Absolvent : Mihai ROȘCĂ NEANU
Îndrumător : Conf. Dr. Arh. Ileana STĂNCULESCU înainte, înspre tehnologiile disponibile pentru că nu sunt plătiți să facă acest lucru. Cu toate
acestea, un arhitect are posibilitatea de a depăși șocul tehnologic58.

Autorul expune ideea unei case moleculare sub forma unui jurnal creat de p roprietarul unei
case construite prin inginerie molecular ă, redactat în timpul construcției sale, în anul 2200. Jurnalul
este realizat de- a lungul a nouă zile, astfel :

Ziua 1: Excav area începe in locul în care cuvele de asamblare vor fi plasate.
Ziua 2: Cuvele sunt livrate pe terenul de construcție, împreună cu substanțe chimice și materiale
vrac sub formă lichidă. Diferitele materiale sunt apoi pompate în cuve.
Ziua 3: Codul dezvoltat de un architect cuprinde designul , ingineria și mode lul molecular, este
plasat în cuvă. Acest cod reprezintă ceea ce cu mult timp în urmă au fost desenele, specificațiile și
strategiile une i echipe de management în domeniul construcții lor.

Ziua 4: Creșterea moleculară, sub forma unui sistem vascular, este inițiată . Acest lucru începe cu
rădăcini rezultate din compozit chimic. Ajungând în sus și în afara cuvei la nivelul solului,
rădăcinile formează grinzi rudimentare ce se extind pe orizontală la marginea casei, unde se
curbeaza în sus pentru a susține suprastructura. Nervuri t ransversale conectează grinzile și
formează platforma de la parter.

Ziua 5: Intersecția suprastructurii începe cu dezvoltarea nervurilor primare verticale, interioare și
exterioare. Umplutura minor ă de nervuri –„zăbrelele”– începe , de asemenea, să se dezvolte.
„Zăbrelele” au densități diferite și sunt programate să îndeplinească cerințele de rezistenț ă, fiind
mai puțin dense și mai deschise în construcție, ca de exemplu acolo unde sunt specificate
deschiderile ușilor.
Ziua 6: Platformele superioare, susținute de console laterale ce decurg din grinzi structurale
majore, sunt accesibile printr -o scară central în spirală. Membranele de protecție exterioară
acope ră interiorul, moleculele acestora conectându -se pentru a crea o țesătură neîntreruptă.
Aceasta asigură căi de acces ce sunt stimulate de doi activi moleculari în prima fază. Membranele
sunt infuzate cu curent electric printr -un selector manual care cauzea ză desprinderea moleculelor
și formarea unor deschideri . În faza următoare, alte molecule acționează pe post de mușchi la
marginea deschiderii și se curbează pentru a atrage membrana exterioară în afară. Astfel, devine
posibilă intra rea în casa construită.
Ziua 7: Spațiul este experimentat pentru prima oară. Acesta este amplu pentru o casă de dimensiuni
reduse. Lumina diafană strălucește prin membrane le translucide. Cu un semnal, aceste membrane
se modifică de la translucid la opac la transparent, oferind o priveliște oriunde, în orice moment
dorit. Casa construită este autosustenabilă, funcționând fără a fi dependentă de serviciile publice
din exterior. Energia solară stimuleaz ă încălzirea, răcirea, reciclarea deșeuri lor și purificare a apei.
Cuvele și sistemul vascular, vitale pentru creșterea casei noastre, rămân și vor transmite materiale
suplimentare, atunci când este necesară repararea sau înlocuirea. În ceea ce privește f inisaje le

58 http://johnmjohansen.com/Nanoarchitecture -II.html , accesat în Decembrie 2016

24 | Pagina
Absolvent : Mihai ROȘCĂ NEANU
Îndrumător : Conf. Dr. Arh. Ileana STĂNCULESCU interioare , acestea cresc î n timp, în jurul proprietarului. „ Body suport"59, cunoscute anterior drept
canapele, scaune, mese, și paturi, răsar d in podea, din nervurile peretelui și atârnă din bolta arcuită,
mobila fiind ca o extensie a s tructurii în sine. Podeaua, un „ covor topografic", este format dintr-
un conținut elastic, molecular, spongios, ce răspune confortului, bunului plac sau experienței
noastre tactile.
Ziua 8: A doua zi , casa devine mai familiară. Asemenea unui „ modulator de lumină", membrana
răspunde tuturor schimbărilor condițiilor mediului din imediata vecinătate . Aceasta se manifestă
ca și cum ar fi tulbure, opalescentă, dia fană și opacă, creând un înveliș de protecție artificial,
organic.
Ziua 9: După ș ase zile de creștere moleculară , proprietarul se poat e muta în casă. Ac easta
anticipează nevoia de schimbare, extinderea spațiului de locuit, pentru a forma un mic spațiu pentru
studiu, recompartimentar ea dormitoarelor, reamenajarea și reproiectarea elementelor de „body
suport". Casa își extinde picioarele p e roți atunci când este necesară deplasarea pe un nou teren.
Aceste modificări de formă demonstrează flexibilitatea ingineriei moleculare. În viitor, dacă
găsirea unui cumpărător pentru casa se dovedește a fi dificilă, aceasta poate fi demola tă, sau mai
corect, casa se va demola singură. Materialele folosite în creșterea construcție i vor fi reciclate
pentru clădirile viitoare60.
Observăm că viziunea autorului este ieșită din comun, extinsă în afara oricărui tipar
cunoscut în zilele noastre. Cu toate că nan otehnoogia anticipează progrese extraordinare,
vizionarul propune soluții cu totul avansate față de conceptul de clădire cunoscut astăzi. Cu toate
că explicațiile legate de construcția casei și de evoluția acesteia sunt vagi, este ușor de observat că
nanot ehnologia stă la baza acestei structuri.

4.1.2 – Multistory apartment build ing
Acest proiect este similar cu cel al casei moleculare. Autorul descrie de această dată o
construcție pe etaje, în care rădăcina, tulpina, ramura, platforma, zăbrele, membrana și deschiderea
se dezvoltă din cuvele amplasate la locul construcției. Johansen sugerează că un astfel de proiect
ar fi mult mai complex decât construcția unei simple case moleculare, întrucât ar trebui să includă
mai multe faze. De asemenea, ar presupune o structură mai sofisticată și o strategie de codificare
moleculară mai complicată. Codurile fiecărui etaj ar trebui să fie corect și strict coordonate.
Sistemele de control ale luminii, auto -curățarea , reparații le și demolările se dezvoltă, de
asemenea. O structură de această dimensiune presupun mai multe coloane de susținere, motiv
pentru care ar fi necesar ca o serie de cuve să fie asamblate ș i combinate la terenul construcției.
Având în vedere creșterea construcției pe etape, r eumplerea materialul vrac sub formă
lichidă, în cuve originale ar alimenta și etapele ulterioare.
Proprietarul viitorului și- ar aminti de unitățile de locuire proiectate uniform, în care
latitudinea era micsorată și le- ar considera inumane. Sistem ele de codificare v or facilita
diversificarea mai mare, în special în ceea ce privește design -ul interior. Să presupunem că

59 ”Body suport” – Aceasta este denumirea pe care autorul o dă obiectelor pe care noi în actualitate le numim
canapea, scaun, pat etc.
60 Ibidem 5, pp. 13 2-139

25 | Pagina
Absolvent : Mihai ROȘCĂ NEANU
Îndrumător : Conf. Dr. Arh. Ileana STĂNCULESCU structurile de bază ale constructiilor vor crește în conformitate cu directivele unui cod central all-
inclusive pentru a realiza întreaga structură, unități le de locuit și toate serviciile de bază comune.
Dar, să presupunem apoi că fiecare unitate de locuință este prevăzută cu o cuvă locală separată, iar
în cadrul acesteia un cod separat ar putea determina o creștere de design interior personalizat –
creștere inauntrul Creșterii . Astfel de coduri specifice ar pu tea fi achiziționate de la agentul de
închiriere local. De asemenea, desenele sau modele le personalizate ar putea fi produse de cître
designeri la alegerea locatarului, oferind astfel orice tip d e interior, de la stilurile din trecut, la
stilul contemporan sau la un stil inexistent în prezent.În acest context, remodelarea partițiilor, a
iluminatului , a materialelor de suprafață și a mobilierul ui di n interioru l unității de locuit ar fi
simplu de re alizat . Cu toate acestea, forma de bază și caracterul exteriorului si interiorului unei
case sau al unui apartament ar trebui sa reflecte procesul de creștere61.
4.1.3 – Tendril Bridge
Un alt proiect imaginat de către Johansen împreuna cu Mohamad Alkayer, un alt susținător
al arhitecturii evoluționiste, este Tendril Bridge. Acesta este un pod cu două turnuri console,
adecvate pentru procesul de creștere. Tipul de consolă utilizat permite o creștere echilibrată din
ambele părți ale turnurilor. Alinierea corectă este asigurată de dispozitive electronice utilizate în
prezent pentru aviație în timpul zborului. O caracteristică suplimentară a unu i astfel de pod ar fi
aceea de „deformare controlată variabil", în care condițiile de încărcare ar fi în continuă schi mbare,
comune tuturor podurilor. Acestea ar fi monitorizate ș i prin nanotehnologie moleculară, prin
„capacitatea morfo", pentru a permite acomodarea tuturor forțelor în schimbare în întreaga
structură. Acest fenomen, cunoscut sub denumirea de „ tensegrity" se regăsește în întreaga natură.
Spre exemplu, fenomenul se mai regăsește în nucleul unei celule vii care este suspendat de șuvițe62.

4.1.4 – The Morphable Museum 2004

Muzeul, așa cum îl cunoaștem , este un tip de construcție care necesită o acomodare
complexă pentru schimbarea exponatelor, programare pentru depozitare, transport și afișare,
precum și schimbarea modelelor de trafic ale vizitatorilor. Din aceste motive, facilitățile anticipate
ale metamorfozei, așa cum este schimbarea formei unei clădiri, poate fi servită în moduri
nemaiexperimentate.
Un astfel de muzeu este conceput pentru a se dezvolta de la orice număr de centre de
creștere din care, prin codare special ă, molecule se vor extrage din cuvele chimice în grupuri de
coloane structurale. Fiind selectate periodic, pe nivele , platforme precum petalele sau frunze le vor
fi programate să crească spre exterior în șase direcții, sau să se retragă ca spații expozițion ale în
funcție de necesități. Aceste centre de creștere și elementele precum petalele de podea au la bază
geometria hexagonală. Acest lucru pe rmite petalelor din orice centru de creștere adiacent să se
întalnescă și să se co ntopească în pardoseli continue sau într -o varietate de spații mici și mari
pentru a găzdui expoziții extinse sau închise ca auditoriu și săli multi -media. Muzeul, în diferite
stadii de creștere sau de final, s -ar fi închis într- o membrană translucidă continuă.

61 Ibidem 8, pp. 140- 149
62 http://www.ona.vg/vision/tendrilbridge.html, accesat în Decembrie 2016

26 | Pagina
Absolvent : Mihai ROȘCĂ NEANU
Îndrumător : Conf. Dr. Arh. Ileana STĂNCULESCU Lifturile, fiecare funcționând în gr upuri de coloane, ar transporta vizitatorii pe verticală.
Dinamica modificărilor continue a structurii și a spațiului ar crea o exp eriență arhitecturală
necunoscută în prezent63.
4.1.5 – The Community Center 2004
Proiectele discutate până în prezen t au necesitat repetarea a unuia sau a câtorva coduri,
menite să instrui ască creșterea unor structuri mai simple. Proiectul Centrului Comunitar
încorporea ză numeroase tipuri de clădiri cu numeroase funcții, în special rezidențiale și ar avea
nevoie de mai multe coduri de programare. Coordonarea mai multor coduri diferite este o
provocare mai m are pentru orice design realizat cu ajutorul inginerie i moleculare . În proiectarea
unor structuri capabile să susțină comunități ale viitor ului, putem prevedea doar modul în care
oamenii s -ar comport a în condiții socio- econ omice, culturale și demografice. În lucrarea lui
William J. Mitchell, E -topia64, este evidențiată necesitatea unor rețele urbane care să ofere
vantajul flexibilității, al mobilității și al spațiului. În acest sens, rețelele wireless digitale reprezintă
primul pas înspre viitorul rețelelor urbane. Putem, cu toate acestea, să presupunem că, în viitor,
nevoile atât fizice cât și psihice, vor fi satisfăcute, prin alimente, adăpost, mijlocuri de transport,
asamblare, singurătate, intimitate, sau spațiile de divertisment de la locul de muncă, chiar și prin
cautarea iluminării spirituale.
Pentru a pune în practică un astfel de proiect, care să permită unui sistem coordonat de
creștere să se dezvolte, este recomandată adoptarea unei geometrii hexagonal e. Din moment ce
natura însăși abundă în geometrii, acest lucru spune despre conceptul de design că, în mod clar,
este inspirat din organisme vii și nu din mașinării.
Acest proiect, la fel ca și cele anterioare, se dezvoltă prin mai multe centrele de creștere.
Fiecare centru, situat pe o structură hexagonală, este poziționat pentru a furniza materiale chimice
de bază pentru diverse structuri, precum : turnuri, spații interioare mari, unități de locuit sau de
lucru, studiouri de divertisment , camere multi -media și chiar și încăperi religioase. Pentru
furnizarea acestor materiale de construcții de bază , în stare lichidă , trebuie să existe un sistem de
distribuție. Arhitectul propune t rei sau mai multe locații de aprovizionare care alimentează o rețea
de alegere alternativă de canale, ca o măsură de siguranță sau de surplus; controlul livrărilor ar
implica pompe și valve.
Codurile, care ar instrui molecule le cu privire modul și locul în care se vor dezvolt a, vor fi
plasate de către persoanele implicate în proiect. Pe alocuri, un singur cod plasat într -o cameră de
creștere, ar conduce la produce rea unei structuri izolate. Cu toate acestea, pentru a se dezvolta o
serie de structuri, codurile vor fi centralizate și separate în componente într -o singură cameră de o
creștere. Camerele de creștere mai mici ar putea fi amplasate oriunde în structura mare pentru
creșterea oricărui design architectural și i ndividual, putând fi înlocuit cu un alt design, interior sau
exterior, într -un moment ulterior etapelor creșterii comunitare.
Decizia de proiectare finală este cea de arhitectură, de expresie. Acest lucru ar putea fi, așa
cum spune arhitectul, abstract . Prin abstract, ne referim la organic , acesta fiind un concept similar

63 http://www.ona.vg/vision/morphablemuseum.html , accesat în Dcembrie 2016
64 http://cies.iscte -iul.pt/linhas/linha2/sociedade_rede/pr_htdocs_network/apps /mitchell.pdf , accesat în
Decembrie 2016

27 | Pagina
Absolvent : Mihai ROȘCĂ NEANU
Îndrumător : Conf. Dr. Arh. Ileana STĂNCULESCU unui principiu funcțional și structural sau reprezentațional, exprimând estetic procesele și spiritul
procesului de creștere. "