智能和可持续建筑的先进材料和技术

1执行摘要

• 1.1什么是智能建筑?27
• 1.2市场驱动因素28
• 1.3环境、社会和经济效益
  • 1.3.1.1智慧、可持续、包容性的建筑
  • 1.3.1.2零能耗建筑
  • 1.3.2绿色建筑
• 1.4能耗33
• 1.5具有新性能的传统建筑材料
• 1.6智能/可切换/动态玻璃或智能窗户
• 1.7先进的隔热和隔音
• 1.8智能照明39
• 1.9智能涂料39
• 1.10能量收集
• 1.11生物感知建筑围护结构
• 1.12到2031年按技术领域划分的市场收入和预测

2 .本研究的目的和目的

3研究方法44

4智能玻璃和Windows 45

• 4.1什么是智能眼镜?46
• 4.2智能玻璃的市场驱动因素
• 4.3智能windows 50
• 4.4智能玻璃的种类
  • 4.4.1被动式智能玻璃
  • 4.4.2主动智能玻璃
• 4.5智能玻璃技术的比较
• 4.6智能玻璃中的纳米材料
• 4.7竞争格局52
• 4.8制造商53
• 4.9通往市场的路线
  • 4.9.1住宅和商业玻璃
• 4.10市场和技术挑战
• 4.11智能玻璃的未来
  • 4.11.1创新的需要
  • 4.11.2降低成本
  • 4.11.3与建筑系统/物联网(IoT)集成
  • 4.11.4光伏智能玻璃
  • 4.11.5切换次数更快:61次
• 4.12智能玻璃和窗户的先进材料
  • 4.12.1电致变色(EC)智能玻璃
    • 4.12.1.1技术描述
    • 4.12.1.2材料62
      • 4.12.1.2.1无机金属氧化物
      • 4.12.1.2.2有机EC材料
      • 63年4.12.1.2.3纳米材料
    • 64年4.12.1.3好处
    • 4.12.1.4不足64
    • 4.12.1.5在住宅和商业windows 64中的应用
    • 4.12.1.6公司67
  • 4.12.2热致变色智能玻璃
    • 4.12.2.1技术描述
    • 76年4.12.2.2好处
    • 4.12.2.3不足76
    • 4.12.2.4在住宅和商业windows 76中的应用
    • 4.12.2.5公司77
  • 4.12.3防雷器(SPD)智能玻璃
    • 4.12.3.1技术描述
    • 79年4.12.3.2好处
    • 4.12.3.3不足79
    • 4.12.3.4在住宅和商业windows 80中的应用
    • 4.12.3.5公司81
  • 4.12.4聚合物分散液晶(PDLC)智能玻璃
    • 4.12.4.1技术描述
    • 4.12.4.2类型92
      • 4.12.4.2.1层压可切换PDLC玻璃
      • 4.12.4.2.2自粘可切换PDLC薄膜
    • 93年4.12.4.3好处
    • 4.12.4.4不足93
    • 4.12.4.5在住宅和商业windows 93中的应用
      • 4.12.4.5.1室内玻璃
    • 4.12.4.6公司94
  • 4.12.5光致变色智能玻璃
    • 4.12.5.1技术分析
    • 4.12.5.2在住宅和商业windows 110中的应用
  • 4.12.6 Micro-blinds 110
    • 4.12.6.1技术分析
    • 111年4.12.6.2好处
  • 4.12.7电动玻璃
    • 4.12.7.1技术分析
    • 4.12.7.2公司113
  • 4.12.8其他先进玻璃技术
    • 4.12.8.1石墨烯智能玻璃
      • 4.12.8.1.1公司115
    • 4.12.8.2隔热太阳能玻璃(HISG) 117

5 .隔热隔音120

• 5.1市场驱动因素120
• 5.2先进的隔热和隔音材料
  • 5.2.1超级绝缘材料
  • 5.2.2透明柔性保温窗
  • 5.2.3真空保温板(VIP
  • 5.2.4气凝胶126
    • 5.2.4.1市售气凝胶130
    • 5.2.4.2二氧化硅气凝胶
      • 131年5.2.4.2.1属性
        • 5.2.4.2.1.1热导率
        • 5.2.4.2.1.2机械131
      • 5.2.4.2.2巨石131
      • 5.2.4.2.3粉132
      • 132年5.2.4.2.4颗粒
      • 133年5.2.4.2.5毯子
      • 5.2.4.2.6气凝胶板
      • 5.2.4.2.7气凝胶渲染134
    • 5.2.4.3气凝胶状聚合物泡沫
    • 5.2.4.4生物气凝胶(bio-aerogels
      • 5.2.4.4.1纤维素气凝胶
        • 5.2.4.4.1.1纤维素纳米纤维(CNF)气凝胶
        • 5.2.4.4.1.2纤维素纳米晶气凝胶
      • 5.2.4.4.2木质素气凝胶
      • 5.2.4.4.3海藻酸盐气凝胶
      • 5.2.4.4.4淀粉气凝胶
    • 5.2.4.5隔热隔音
    • 5.2.4.6公司139
  • 5.2.5透明绝缘材料(TIM
    • 5.2.5.1平板太阳能集热器
    • 5.2.5.2太阳能墙
  • 172 . 5.2.6超材料
    • 5.2.6.1 Metasurfaces 173
    • 5.2.6.2超材料的种类
    • 5.2.6.3隔音
    • 5.2.6.4公司177
  • 5.2.7石墨烯179
    • 5.2.7.1泡沫石墨烯
  • 5.2.8纳米纤维基绝缘材料
  • 5.2.9形状记忆
    • 5.2.9.1吸音

6 .先进的建筑材料

• 6.1市场驱动因素183
• 6.2混凝土添加剂184
  • 6.2.1石墨烯187
  • 6.2.2多壁碳纳米管(MWCNTs
  • 6.2.3单壁碳纳米管(SWCNTs
  • 6.2.4纤2022世界杯南美维素纳米纤维
  • 6.2.5 Nanosilica 192
  • 6.2.6纳米二氧化钛(TiO2
  • 6.2.7 Zycosoil 194
  • 6.2.8相变材料
  • 6.2.9自愈材料
    • 6.2.9.1外部自愈
    • 6.2.9.2 Capsule-based 199
    • 6.2.9.3血管自愈
    • 6.2.9.4内在自愈200
    • 6.2.9.5治疗卷201
    • 6.2.9.6自愈混凝土
      • 6.2.9.6.1 Bioconcrete 204
      • 6.2.9.6.2纤维混凝土
• 6.3自感混凝土
• 6.4 3D打印建筑材料
• 6.5适应环境的皮肤立面
• 6.6公司210
• 6.7记忆钢226
  • 6.7.1形状记忆合金
  • 6.7.2公司227
• 6.8生物材料228
  • 6.8.1菌丝体228
• 6.9双层皮肤façades 231

7 .减振

• 7.1市场驱动因素233
• 7.2减振器用先进材料
  • 7.2.1被动减振材料
  • 7.2.2智能减振材料
    • 7.2.2.1超材料236
    • 7.2.2.2形状记忆材料
      • 7.2.2.2.1形状记忆效应
      • 238年7.2.2.2.2超弹性
      • 7.2.2.2.3镍钛合金
        • 239年7.2.2.2.3.1属性
      • 7.2.2.2.4铜基SMAs 241
      • 7.2.2.2.5铁基sma 242
      • 7.2.2.2.6硬化高温形状记忆合金(htsma
      • 7.2.2.2.7钛-钽(Ti-Ta)基合金
      • 7.2.2.2.8形状记忆聚合物
    • 7.2.2.3碳纳米管
    • 7.2.2.4磁流变液(MRF
    • 7.2.2.5磁致伸缩材料
• 7.3公司249

8智能涂料和薄膜

• 8.1市场驱动因素255
• 8.2智能涂料和薄膜的先进材料
  • 8.2.1凉爽的屋顶
  • 8.2.2防反射玻璃
  • 8.2.3超材料260
    • 8.2.3.1冷却膜
  • 8.2.4光催化自洁涂层
    • 8.2.4.1玻璃涂层
    • 8.2.4.2外部涂料
    • 8.2.4.3室内涂料
      • 8.2.4.3.1医疗设施
      • 8.2.4.3.2抗菌涂料室内光激活
  • 8.2.5疏水涂层
  • 8.2.6超疏水表面
    • 269年8.2.6.1属性
  • 8.2.7防污易清洗涂料
  • 8.2.8先进抗菌涂料
    • 8.2.8.1金属基涂料
    • 8.2.8.2聚合物基涂料
    • 8.2.8.3作用方式
  • 8.2.9隔热涂料
    • 276年8.2.9.1气凝胶

9 .智能空气过滤和暖通325

• 9.1市场驱动因素325
• 9.2智能过滤和HVAC 327先进材料
  • 9.2.1碳纳米管
  • 9.2.2石墨烯330
  • 9.2.3纳米纤维331
  • 9.2.4纳米银332
  • 9.2.5金属-有机框架2022世界杯冠军竞猜(MOF) 332
  • 9.2.6相变材料
  • 9.2.7纳米tio2光催化剂涂层
  • 9.2.8自愈涂层
• 9.3公司337

供暖和能源效率

• 10.1市场驱动因素
• 10.2先进的加热材料和能效
  • 10.2.1金属-有机框架2022世界杯冠军竞猜(MOF) 348
    • 10.2.1.1热泵用热交换器
  • 10.2.2相变材料348
    • 10.2.2.1有机/生物基相变材料351
      • 10.2.2.1.1石蜡
      • 352年10.2.2.1.2 Non-Paraffins /生物
    • 10.2.2.2无机相变材料
      • 10.2.2.2.1盐水合物
      • 10.2.2.2.2金属及金属合金PCMs(高温)354
    • 10.2.2.3共晶混合物
    • 10.2.2.4 pcm354封装
      • 10.2.2.4.1 Macroencapsulation 355
      • 10.2.2.4.2微/ nanoencapsulation 355
    • 10.2.2.5纳米材料相变材料
    • 10.2.2.6建筑物和建筑中的PCMS 356
      • 10.2.2.6.1热水器
      • 10.2.2.6.2热水器和电动汽车用热电池
• 10.3公司364

能量收集388

• 11.1市场驱动因素
• 11.2建筑能量收集的先进材料
  • 11.2.1压电材料
  • 11.2.2热电材料
  • 11.2.3建筑集成光伏(BIPV
    • 11.2.3.1技术描述
      • 11.2.3.1.1打印光伏392
      • 11.2.3.1.2打印半透明多色光伏模块393
  • 11.2.4生物适应性玻璃
• 11.3公司395

12个智能传感器405

• 12.1市场驱动因素405
• 12.2智能建筑传感器的种类
• 12.3应用程序406
  • 12.3.1.1温度传感器
  • 12.3.1.2湿度传感器
  • 12.3.1.3空气质量传感器408
  • 12.3.1.4用于节能建筑的二氧化碳传感器409
• 12.4公司410

智能照明

• 13.1智能照明先进材料418
  • 13.1.1 led 419
  • 13.1.2有机led (oled
  • 13.1.3量子点421
  • 13.1.4灵活照明
• 13.2公司424

风险评估和分析

引用437

表

• 表1。智能和可持续建筑中使用的先进材料。27
• 表2。智能建筑中先进材料的市场驱动力。28
• 表3。智能玻璃和窗户的市场。37
• 表4。智能玻璃与窗户类型的比较。46
• 表5所示。智能玻璃的市场驱动因素。48
• 表6所示。被动式智能玻璃的类型。50
• 表7所示。有源智能玻璃的类型。50
• 表8所示。各智能玻璃技术的优缺点。51
• 表9所示。智能玻璃窗的市场结构。52
• 表10。智能薄膜和玻璃的制造商，按类型分类。53
• 表11所示。智能玻璃公司进入市场的途径。55
• 表12。建筑智能窗技术。57
• 表13。智能玻璃和智能窗户的市场和技术挑战，按主要技术类型。59
• 表14。电致变色材料的种类和应用。62
• 表15。先进隔音材料的市场驱动力。120
• 表16所示。气凝胶在建筑和建筑中的市场概况-市场驱动因素，所用气凝胶的类型，使用气凝胶的动机，应用，TRL。126
• 表17所示。气凝胶的一般性质和价值。129
• 表18。商用气凝胶增强毛毯。134
• 表19。玻璃垂直TIM的物理性质。168
• 表20。先进建筑材料的市场驱动力。183
• 表21。不同纳米填料对水泥基复合材料性能的改善。186
• 表22。自愈涂层和材料的种类。197
• 表23。自愈材料的比较性能。202
• 表24。自愈混凝土的种类。203
• 表25。菌丝体纤维概述-描述、特性、缺点和应用。228
• 表26。先进减振材料的市场驱动因素。233
• 表27。镍钛的物理性质。239
• 表28。形状记忆材料在建筑中的应用及发展阶段。240
• 表29。铜基形状记忆合金的性能
• 表30。sma和smp的比较。244
• 表31。应用于建筑和建筑行业的高级涂料。256
• 表32。亲水性，超亲水性，疏水性和超疏水性表面的接触角。269
• 表33。防污易清洁涂料-纳米材料的使用，原理，性质和应用。270
• 表34。用于抗菌涂料和表面的聚合物基涂料。273
• 表35。碳纳米管膜与其他膜技术的比较329
• 表36。PCM类型和属性。350
• 表37。有机PCM脂肪酸的优缺点
• 表38。盐水合物的利与弊
• 表39。低熔点金属的优缺点。354
• 表40。建筑和施工中pcm的市场评估——市场年龄、应用、主要好处和使用动机、市场驱动因素和趋势、市场挑战。358
• 表41。368年CrodaTherm范围。
• 表42。智能建筑传感器的类型。406
• 表43。qd - led和外部量子效率(EQE)423

数据

• 图1。通过窗户和通风技术，提高了生产效率和舒适度。37
• 图2。全球智能建筑市场收入，按技术领域，2021-2031年(百万美元)。42
• 图3。纳米晶体智能玻璃，可以在全透明、热屏蔽和光热屏蔽模式之间切换。52
• 图4。典型的电致变色装置(ECD)设置。62
• 图5。电致变色智能玻璃原理图。62
• 图6。电致变色的智能玻璃。65
• 图7。电致变色智能窗的例子，分别为全彩色(左)和漂白状态(右)。66
• 图8。Argil智能玻璃建筑。67
• 图9。69
• 图10。热致变色智能窗原理图。76
• 图11。垂直绝缘玻璃单元用于suntutive®热致变色窗。77
• 图12。SPD智能窗原理图。79
• 图13。社民党薄膜层合。80
• 图14。SPD智能薄膜原理图。通过调节防雷膜的交流电压来控制光和眩光的透过率
• 图15。印第安纳大学SPD薄膜玻璃装置
• 图16。Cromalite SPD薄膜的原理图。86
• 图17。液晶示意图。91
• 图18。PDLC薄膜和自粘PDLC薄膜的原理图。92
• 图19所示。采用聚合物分散液晶(PDLC)技术制造的智能玻璃。94
• 图20。e-Tint®电池处于(a) OFF和(b) ON状态。95
• 图21。Bestroom智能VU胶片。98
• 图22。魔术玻璃的原理图
• 图23。神奇玻璃在办公室的应用。One hundred.
• 图24。Magic Glass的安装示意图
• 图25。Micro-blinds示意图。111
• 图26。电子动力学薄膜的横截面
• 图27所示。图(左)和真空绝热板截面(右)。124
• 图28。气凝胶型材料的主要特点。128
• 图29。气凝胶的分类。129
• 图30。花朵停在一块二氧化硅气凝胶上，由本生灯的火焰悬浮在半空中。131
• 图31所示。单片气凝胶。132
• 图32。气凝胶颗粒。132
• 图33。内部气凝胶颗粒应用。133
• 图34。淀粉基气凝胶的制备路线。138
• 图35。气凝胶结构的应用程序。139
• 图36。ArmaGel HT的导热性能。145
• 图37。SLENTEX®辊(块)。148
• 图38。蒂姆的示意图。168
• 图39。典型TIMs的出现。169
• 图40。超材料结构的例子。172
• 图41。超材料与传统材料的对比。173
• 图42。用于隔音的超材料装置原型。175
• 图43。香港马德拉酒店安装在HVAC隔音中的超材料
• 图44。纳米填料与混凝土中辅助胶凝材料和骨料的比较。186
• 图45。普通(A)和纳米二氧化硅改性水泥浆体(B)的SEM显微图
• 图46。自愈聚合物原理图。自愈合材料的基于胶囊(a)、血管(b)和内在(c)方案。红色和蓝色表示化学物质的反应(紫色)治愈损伤。197
• 图47。自我修复机制的阶段。198
• 图48。自愈概念的原理图使用微胶囊与愈合剂内部。199
• 图49。血管自愈系统的自愈机制。200
• 图50。自愈系统的比较。201
• 图51。自愈混凝土试验研究与开裂混凝土(左)和自愈混凝土28天(右)。203
• 图52。混凝土自愈细菌裂缝填料。204
• 图53。自修复混凝土。204
• 图54。石墨烯沥青添加剂。214
• 图55。OG(原始石墨烯)混凝土混合料。217
• 图56。滑石粉石墨烯与涂料混合。221
• 图57。Memory-steel钢筋。226
• 图58。典型的菌丝体泡沫结构。229
• 图59。商用菌丝体复合建筑材料。230
• 图60。用于减振的机器人超材料装置。236
• 图61。超弹性和形状记忆材料的循环研究。237
• 图62。形状记忆效应。238
• 图63。超弹性
• 图64。应力x应变图。240
• 图65。形状记忆管接头。243
• 图66。不同刺激下形状记忆效应的分子机制。245
• 图67。干式冷却技术原理图。260
• 图68。TiO2纳米粒子处理表面的光催化机理。262
• 图69。超亲水表面的自清洁现象示意图。263
• 图70。二氧化钛镀膜玻璃(左)和普通玻璃(右)。264
• 图71。光催化空气净化路面示意图。265
• 图72。利用光氧化的自清洁机制。266
• 图73。(a)水滴在荷叶上。268
• 图74。自清洁超疏水涂层示意图。269
• 图75。超疏水涂层表面接触角。270
• 图76。金属和金属氧化物纳米颗粒的抗菌机理。273
• 图77。Quartzene®。279
• 图78。gerstopsq的作用机制。290
• 图79。使用TioCem®降低NOx。293
• 图80。V-CAT®光催化剂机制。320
• 图81。泰坦星的应用
• 图82。MOFs对空气污染物的捕获机制。333
• 图83。光催化室内空气净化过滤器原理图。335
• 图84。光催化氧化(PCO)空气过滤器。335
• 图85。室内空气过滤示意图。336
• 图86。马赛克材料mof。338
• 图87。现有空调中添加的MOF-based墨盒(紫色)。341
• 图88。全球建筑能耗增长。346
• 图89。住宅建筑能耗。347
• 图90。MOF-coated热交换器。348
• 图91。吸附的分类。349
• 图92。相变材料的原始状态。349
• 图93。PCM在建筑中的应用原理图。357
• 图94。358 .不同建筑材料在18°C至26°C条件下24小时10mm厚度最大储能能力的比较
• 图95。连接太阳能集热器的储罐PCM示意图。360
• 图96。UniQ系列热电池。361
• 图97。第四代量子-有机二极管。422

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