智能城市
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全球智慧城市市场预计将从2020年的4108亿美元增长到2025年的8207亿美元,因此,对新型智慧城市的材料和形式进行分析势在必行。

麻省理工学院的一项新研究发现,任何地点的游客数量都随着旅行距离的平方反比而减少。由于可负担得起的住宿距离市中心很远,这和网上购物意味着市中心正在空置。城市通过水、食品和100%电气化寻求更多的独立性和安全性。智慧城市的梦想仍然是步行或骑自行车上班只需15分钟。随着海平面上升和全球变暖,世界大部分地区要么被洪水淹没,要么被沙漠化——除非我们变得聪明。这个中世纪的有围墙的城市将在气候迁移变得恶劣的地方回归。

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食物了在智能城市

根据IDTechEx的报告,车辆机器人在农业2020 - 2030位于圣克拉拉(Santa Clara)的Agrihood混合型收入公寓将附带自己的1.5英亩农场。在有限的空间里制造大量食物意味着用几个细胞培养出真正的牛奶和肉类,以及利用聚合物、玻璃、营养物质和过滤器将蔬菜和鱼类一起种植的复合栽培法。太阳能温室为他们的机器人提供动力。户外可以使用太阳能除草机、播种机等。

运输需要新材料

随着电池电动汽车的成功,用于内燃机汽车的材料大部分被淘汰。2021年末,电池奔驰的入门级车型的价格低于内燃机版。特斯拉的订单将在一年内到期。然而,拥有100多万份订单的赛博特鲁克具有较高的竞争力-高强度不锈钢外骨骼意味着没有皱褶区。它在欧洲合法吗?

智能城市
智能城市的动态。图片来源:IDTechEx

独立电在智能城市

随着越来越恶劣的天气破坏了遥远的电线,城市自己制造和储存电力变得越来越紧迫。最新的《美国短期能源展望》报告称,由于极端和异常干旱,2021年美国水力发电厂的发电量下降了14%。由于环境方面的强烈反对和建筑商的退出,计划中的格鲁吉亚纳玛克瓦尼水电站项目现在不太可能了。中国版本的混凝土有裂缝。最好是在城市里发电。

随着太阳能在价格上的优势,季节性的电能储存成为了一种新的需求,风能也需要一些东西。没有风能是英国电力成本在2021年底飙升的原因之一。对于几天的存储,有很多选择,重力季节性存储看起来很好,但其他的选择,如泵高密度液体上山,值得一看。

大多数大城市已经靠近大海或一条大河,因此许多形式的潮汐和波浪发电没有基础设施吸引。可回收的热塑性风力和潮汐涡轮机即将问世。超过一公里长的复杂聚合物系绳支撑着风筝和无人机产生空中风能(见IDTechEx报告)。航空风能2019-2039”)。聚合物复合材料是无人机、小型飞机和城市机器人穿梭的首选材料,有些是3D打印的。超材料的应用前景广阔,从太阳能电池板的被动冷却到自主雷达天线和太阳能供电、可重新编程的建筑物智能表面RIS,重定向和促进6G通信。请参阅IDTechEx的报告,”超材料和超表面市场电磁2022-2042”。

最佳的车辆尺寸和新材料

在载客量方面出现了错误。与亚马逊Zoox(一款四座飞机)的公路自动穿梭机一样,空中客车也以一种可疑的多翼设计加入了空中出租车的竞赛,但姗姗来迟:与其他eVTOL开发商相比,其相对较慢的巡航速度、有限的航程和4名乘客的载客量都不够。城市当局要求包容——为坐轮椅的残疾人和资金有限的人提供服务——并消除交通拥堵。机器人穿梭机必须搭载15-25人。丰田、当地汽车公司奥利(Olli)、纳维亚(Navya)和其他公司的例子很容易就将其重新定位为校车、出租车、公交车或货运车。微led显示器将提供帮助。不间断充电是指单晶硅结构太阳能车体(Easymile)和非接触式充电。请参阅IDTechEx的报告,”2021-2041年智慧城市机器人穿梭”。

在飞机上,分布式推力正在获得份额。这涉及到多个推进器,无需襟翼、尾翼和大部分机翼尺寸和重量。它甚至用于一架低空飞越海面的地效飞机。推力和空气动力学的紧密结合为材料带来了机遇。请参阅IDTechEx报告,“载人电动飞机:智能城市和区域2021-2041”。

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多功能材料

聚合物复合材料小型飞机和机器人航天飞机与铝电池电动汽车(Lucid和Jaguar)形成对比随着特斯拉跃升到大型铝压铸件,取代了300多个零件。对于所有车辆来说,重量极轻、阻力系数最低、动力系统效率最高是关键。多功能聚合物——电、磁、光、机械——包括3D打印电子、模内电子、太阳能、超级电容器和自组装-修复车身。请参阅IDTechEx报告,“2020-2030年结构电子与电气领域的智能材料机遇”。

最大的订单是电池供电的固定翼飞机,最多可容纳10个座位。有些飞机具有垂直起飞和着陆能力,但对续航时间的影响太大,它们可能主要用于极短的起飞和着陆ESTOL。最近一个更安全的固定翼垂直起降机的订单是巴西航空公司GOL ord英国垂直航空公司的ering 250。

Vertical Aerospace首席执行官斯蒂芬·菲茨帕特里克在一份声明中说:“VA-X4对于圣保罗这样的城市来说非常理想。”“我们的eVTOLs将改变我们在人口密度高、交通堵塞的城市旅行的方式。”

UHPC水泥和其他

建筑业每年消耗400亿吨骨料。建筑用砂供应不足,因为目前只有河流和海滩用砂被认为是合适的。让沙漠用砂变得有用。

超高性能水泥UHPC通常由硅酸盐水泥、硅灰、高效减水剂、水、钢或有机纤维组成。它可以有非凡的强度,甚至拉伸,抵御风沙和海水。使用寿命长,外观美观,无需钢筋加固,不易生锈。请参阅IDTechEx的报告,”改造混凝土和水泥:市场增长,2020 -2042年脱碳”。

石墨烯的形式现在可以负担得起,因为只需要少量。这将启动硅酸钙凝胶和最佳主体结晶度,使透水性降低400%。在英国高速铁路隧道中制造的3D打印石墨烯混凝土的最终试验将于2022年进行。特斯拉钻探公司sp的隧道将欢迎进步在城市下方快速运送车辆,在城市之间以飞机速度运送乘客的超环线管道。尽管使用的材料要少得多,但大规模的超高性能混凝土海防将持续使用。