برای دهه ها، فولاد و بتن بر چشم انداز ساختمانی تسلط داشتند و محیط های شهری ما را شکل می دادند.محدودیت های مواد سنتی به طور فزاینده ای آشکار می شوداین گزارش فیبر کربن را بررسی می کند که یک ماده با پتانسیل مخرب است که به آرامی روش های طراحی و ساخت معماری را تغییر می دهد.

فیبر کربن یک فیبر تخصصی است که عمدتاً از اتم های کربن تشکیل شده است و با پردازش دمای بالا از فیبر های پیشرو آلی تولید می شود. در طول این فرآیند،عناصر غیر کربن حذف می شوند در حالی که اتم های کربن به ساختارهای بلوری بسیار مرتب تنظیم می شوند، که دارای خواص فیزیکی استثنایی است.

تولید شامل شش مرحله کلیدی است:

1. آماده سازی پیشرو:انتخاب فیبر های آلی (معمولا پلی آکریلونیتریل، پیچ یا ریون)
2. ثبات:گرم کردن در 200 تا 300 درجه سانتیگراد در هوا برای جلوگیری از ذوب
3. کربن:گرم کردن به 1000 تا 1500 درجه سانتیگراد در گاز بی اثر برای تشکیل کریستال های گرافیت
4. گرافیت (اختیاری):گرم کردن بیشتر به ۲۰۰۰ تا ۳۰۰۰ درجه سانتیگراد برای افزایش عملکرد
5. درمان سطح:بهبود چسبندگی مواد ماتریس
6. اندازه:استفاده از پوشش های محافظ

در مقایسه با مواد سنتی، فیبر کربن ارائه می دهد:

• وزن کم:1/4-1/5 چگالي فولاد
• قدرت بالا:5 تا 10 برابر سخت تر از فولاد در تنش
• سفتی فوق العاده:2-3 برابر سخت تر از فولاد
• مقاومت در برابر خوردگی:در برابر محیط های شیمیایی سخت مقاومت می کند
• تحمل درجه حرارت بالا:در گرماى شدید همبستگى برقرار مى كند
• انعطاف پذیری طراحی:جهت گیری فیبر قابل تنظیم برای بهینه سازی ساختاری

به طور معمول در ترکیب با ماتریس های پلیمر، کامپوزیت های CFRP عملکرد برتر را از طریق:

• تقویت ساختاری ساختمان های موجود
• ساخت جدید پل ها، سقف ها و دیوارها
• کاربردهای بتن پیش فشار
• عناصر نمای معماری

CFRP اجازه می دهد:

• جدول زمانی ساخت و ساز سریعتر (هفته ها در مقابل ماه ها)
• کاهش نیاز به نیروی کار از طریق پیش ساخته
• بهره وری مواد از طریق طراحی سبک وزن
• افزایش هزینه در مقایسه با چرخه های زندگی ساختمان
• انعطاف پذیری ماژولار برای استفاده مجدد سازگار
• آزادی معماری بی سابقه

معمار سیمون کیم از Ibañez Kim پتانسیل CFRP را از طریق پروژه هایی مانند اپرا "Sophia's Forest،" که شامل نه " مجسمه صوتی " فیبر کربن است که عملکرد صوتی را با نوآوری ساختاری ترکیب می کند.

کیم تصور می کند ماژول های فیبر کربن ساختمان های تاریخی را بازسازی می کنند: "به جای تخریب پر انرژی، ما می توانیم از CFRP سبک استفاده کنیم تا ساختمان ها را به صورت اقتصادی مدرن کنیم".

تیم های مرکز فناوری اتودسک و دانشگاه استوتگارت در حال توسعه هستند:

• فرمول های پیشرفته CFRP
• روش های ساخت و ساز جدید از جمله چاپ سه بعدی
• سیستم های مونتاژ رباتیک با کابل

محققان ایوب لارچی و ینچنگ لو روبات های کابل را نشان می دهند که هندسه های پیچیده فیبر کربن را با هم می سازند و به طور بالقوه تولید در مقیاس بزرگ در محل را امکان پذیر می کنند.

ساخت CFRP ممکن است:

• هزینه های نیروی کار با ۳۰ تا ۵۰ درصد از طریق پیش ساخته
• نیاز به مواد با ۴۰ تا ۶۰ درصد کاهش وزن
• جدول زمانی پروژه 50-70٪

کاهش های بالقوه عبارتند از:

• مصرف مواد 50 تا 75 درصد کمتر
• 30-50 درصد کاهش کربن
• 20-40٪ بهبود بهره وری انرژی

در حالی که چالش های فنی در استاندارد سازی و پذیرش گسترده باقی می ماند، فیبر کربن نشان دهنده تغییر پارادایم برای ساخت و ساز پایدار است.و مزایای زیست محیطی، CFRP را به عنوان یک ماده تبدیل کننده برای معماری قرن ۲۱ قرار می دهد.همکاری در سراسر صنعت برای تحقق پتانسیل کامل آن در حالی که از طریق نوآوری تکنولوژیکی به موانع هزینه رسیدگی می شود ضروری است.