Les produits chimiques de construction innovants qui méritent d'être surveillés à l'avenir se concentrent principalement dans les domaines des solutions vertes et à faible-carbone, de la réactivité intelligente, des capacités d'auto-réparation-et de l'intégration multifonctionnelle. Les matériaux représentatifs comprennent le -ciment séquestrant le carbone, le béton auto-cicatrisant, les matériaux piézoélectriques intelligents et les matériaux de construction programmables. Ces technologies améliorent non seulement la performance des bâtiments, mais stimulent également la transition de l'industrie vers la durabilité et l'intelligence.
1. Ciment séquestrant du carbone Novacem{{1} : du « carbone émetteur » au « carbone absorbant »
La production traditionnelle de ciment est une source majeure d’émissions de carbone ; cependant, le ciment Novacem utilise du silicate de magnésium comme matière première. Pendant le processus de durcissement, il peut absorber environ 50 kilogrammes de CO₂ par tonne, obtenant ainsi un effet net de puits de carbone. Répondant aux normes de résistance et présentant une excellente résistance au feu, il est considéré comme l'une des voies clés vers la réalisation de « bâtiments à bilan carbone négatif ».
2. Béton auto-cicatrisant : réparation automatique des fissures
En incorporant des microcapsules intégrées ou en utilisant des liaisons chimiques intrinsèques réversibles, ce matériau peut automatiquement libérer des agents cicatrisants ou déclencher un réarrangement moléculaire lorsque des fissures apparaissent, prolongeant ainsi considérablement la durée de vie structurelle.
À base de microcapsules- : les fissures rompent les capsules, libérant de la résine époxy pour durcir et combler le vide.
Intrinsèque : utilise la réaction de Diels-Aulne, permettant une réparation autonome simplement grâce à l'application de chaleur.
Cette technologie a déjà été appliquée à la construction de ponts et à des projets d'ingénierie souterraine, réduisant considérablement les coûts de maintenance.
3. Matériaux fonctionnels piézoélectriques et catalytiques : les bâtiments deviennent des « organismes vivants »
De nouveaux matériaux multifonctionnels confèrent aux bâtiments des capacités de récupération d’énergie et de dépollution environnementale :
Les matériaux piézoélectriques (par exemple, le titanate de zirconate de plomb) peuvent convertir les contraintes mécaniques en énergie électrique tout en agissant simultanément comme capteurs pour surveiller la santé structurelle.
Les matériaux électrocatalytiques peuvent convertir le CO₂ en produits chimiques utiles-ou diviser l'eau en hydrogène-à la surface du bâtiment, transformant ainsi efficacement les murs extérieurs en « purificateurs d'air » ou en « usines d'énergie ».
À l’avenir, des bâtiments entiers pourraient évoluer vers des systèmes intelligents intégrant de manière transparente les fonctions de production d’énergie, de détection et de purification.
4. Phase-Changement des matériaux de stockage d'énergie : les bâtiments se transforment en « batteries géantes »
Les matériaux à changement de phase (PCM) absorbent ou libèrent de l'énergie thermique en modifiant leur état physique ; ils sont utilisés pour réguler les températures intérieures et réduire la consommation d’énergie associée aux systèmes de climatisation. De plus, des matériaux de stockage d'énergie électrochimique peuvent être intégrés dans les murs ou les sols pour stocker l'électricité solaire, conduisant ainsi les bâtiments vers l'autosuffisance énergétique-.
5. Ciment programmable et matériaux renforcés de cellulose- : contrôle précis des propriétés
Le « ciment programmable », développé par l'Université Rice aux États-Unis, atteint une résistance supérieure et une porosité plus faible en contrôlant avec précision sa morphologie cristalline. Parallèlement, une équipe d'académiciens chinois a développé des « composites de cellulose-ciment », utilisant de la cellulose naturelle pour améliorer la résistance tout en équilibrant à la fois la durabilité environnementale et les performances mécaniques.
Ces matériaux marquent un changement crucial dans le domaine des matériaux de construction-passant d'une ère de « formulation empirique » à une ère de « conception moléculaire ».
