Баласубраманиан Кандасубраманиан — лаборатория аддитивного производства, кафедра металлургии и материаловедения
411025, г. Пуна, Гиринагар, штат Махараштра
Balasubramanian Kandasubramanian — Additive Manufacturing Laboratory, Department of Metallurgy and Materials Science
Pune, Girinagar, Maharashtra, 411025
Введение. Быстрая урбанизация и необходимость декарбонизации застроенной среды сделали здания критически важной сферой для обеспечения устойчивости и климатической устойчивости с помощью материалов. По мере того как здания превращаются из статических потребителей энергии в адаптивные и ориентированные на производительность системы, достижения в области материалов нового поколения переопределяют вклад конструктивных элементов и элементов ограждающих конструкций в энергоэффективность, функциональность и интеллектуальное управление.
Материалы и методы. Обобщены последние достижения в области интеллектуальных и многофункциональных материалов, включая термоадаптивные системы, архитектурно-механические метаматериалы и функциональные композиты, собирающие энергию, которые позволяют встроить в строительные материалы датчики, средства преобразования энергии и адаптивные механизмы реагирования.
Результаты. Особое внимание уделяется материалам с фазовым переходом для терморегулирования, механическим метаматериалам с инженерной геометрией для гашения вибраций и механической адаптивности, а также трибо-электрическим, пьезоэлектрическим и термоэлектрическим композитам, которые поддерживают распределенное извлечение энергии и автономное зондирование. Эти материальные системы позволяют зданиям функционировать как энергоактивные и информационно-осознанные инфраструктуры, а не как пассивные структурные объекты. Рассматриваются функциональное поведение, реакция на окружающую среду и значимость характеристик систем интеллектуальных материалов для применения в строительстве.
Выводы. Обобщая последние достижения и определяя критически важные функции на уровне материалов, намечены пути будущего развития интеллектуальных, низкоуглеродных и устойчивых к изменению климата зданий, которые становятся возможными благодаря передовым системам интеллектуальных материалов.
Introduction. Rapid urbanization and the imperative to decarbonize the built environment have positioned buildings as a critical domain for materials-driven sustainability and climate resilience. As buildings evolve from static energy consumers to adaptive and performance-oriented systems, advances in next-generation materials are redefining the contribution of structural and envelope components to energy efficacy, functionality, and intelligent operation.
Materials and methods. This review synthesizes recent progress in smart and multifunctional materials, including thermal-adaptive systems, architected mechanical metamaterials, and energy-harvesting functional composites that enable sensing, energy conversion, and adaptive response to be intrinsically embedded within building materials.
Results. Particular emphasis is placed on phase change materials for thermal regulation, geometry-engineered mechanical metamaterials for vibration mitigation and mechanical adaptability, and triboelectric, piezoelectric, and thermoelectric composites that support distributed energy harvesting and self-powered sensing. These material systems enable buildings to operate as energy-active and information-aware infrastructures rather than passive structural entities. The review further contextualizes the functional behavior, environmental response, and performance relevance of smart material systems for building-scale applications.
Conclusions. By consolidating recent advances and identifying critical material-level functions, this work outlines future pathways for the development of intelligent, low-carbon, and climate-resilient buildings enabled through advanced smart material systems.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.