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想象一下，走进当地一家大型建筑和五金店，找到一个与当地超市的有机部门相当的可持续发展部门。

那里的建筑产品对人类和地球来说更加健康，并附有环保产品声明。采用可持续方法建造细分区域的承包商可能会决定，他们宁愿每平方英尺多付一美元购买大麻制成的有机隔热板或粘土纸制成的隔板。或者他们可能会选择像大麻混凝土这样的材料。

这只是哥伦比亚大学建筑规划与保护研究生院教授、天然材料实验室和建筑技术课程主任Lola Ben Alon 设想的一种可能性。本·阿隆 (Ben Alon) 在结构工程和施工管理方面的教育最初侧重于混凝土作为一种大体积材料，原因很明显：“我们在以色列不使用木材或钢材建造，”本·阿隆 (Ben Alon) 说。

但在卡内基梅隆大学攻读博士学位期间，她将重点转向了其他类型的更“受古代启发”的大众材料。“我发现了泥土或富含粘土的土壤，甚至早于罗马混凝土，”她说。“我们最早的建筑环境实际上是精心设计的洞穴。”

这种洞察力导致了她对地球建设的研究，首先是她的博士论文，现在是在天然材料实验室。“我们正在研究地球材料，以及如何重新思考配方和制造技术，最终目标是使建筑环境脱碳，”她解释道。

天然建筑材料标准

本·阿隆实验室考虑的材料必须是无毒的，并且不需要化学或机械处理。这些功能有助于使这些材料变得易于使用和学习，例如玉米芯，这是一种由底土、水、纤维有机材料（如稻草，有时还有石灰）制成的天然建筑材料。 

“如果你去玉米棒或夯土作坊，一两天之内你就会知道如何用这种材料建造，”本·阿隆说。“这对于另一个标准至关重要，即社区参与，其中包括我们如何使用材料来维护建筑物的具体记忆中固有的材料。”

天然材料退出主流

您还没有看到主流建筑中使用许多土基材料。“这与我们今天交付建筑项目的方式有关，”本·阿隆说。“迈阿密有一个开发商，纽约有一个项目，材料来自中国和中西部的某个地方。一切都跨越地域。因此，当地环境与建筑产品之间存在脱节。”

还有另一个关键问题——直到最近，像玉米芯这样的基本材料还没有出现在国际住宅规范（IRC）中。随后，位于加利福尼亚州伯克利的志愿倡导组织Cob 研究所进行了必要的测试和标准化流程，以便将 COB 纳入 2021 年 IRC。在那之前，科布在土方施工技术的建筑规范中遗漏了这一点，这使得它很难获得批准。

即使某种材料是允许的，要找到接受过适当建筑技术培训的承包商或建筑工人也可能很困难。这意味着，如果房主在秸秆建筑和现有产品之间进行权衡，价值工程将倾向于现状而不是实验——即使用玉米棒或夯土建造的结构已经存在了数百年。

克服融化神话

“我们需要更多的建筑产品、更多的建筑政策——为了使这些产品存在，我们需要对材料在结构、热力和时间上的性能进行更多的表征，”本·阿隆说。例如，生物基材料不会在雨中融化，但在设计时必须考虑到侵蚀。

“这意味着他们需要一双靴子——至少一英尺厚的基础材料，这样他们就不会吸收毛细管水分，”本·阿隆说。“他们还需要一把雨伞——至少伸出三英尺。”

此外，像夯土房屋这样的生物基结构应该每隔 1 ½ 或 2 英尺就有一个石头或石灰层，称为侵蚀检查。这种低技术含量的解决方案有助于减缓水流沿表面的速度。侵蚀表面的一些粘土颗粒会露出砾石骨料，这是一种更耐用的物质，会进一步减缓降雨和侵蚀。骨料之间的土缝也会因水而膨胀，从而防止水渗入墙壁。

材料开发的三大流向

天然材料实验室目前研究材料开发的三个方向，从微观材料科学到宏观结构科学。“我们通过电子显微镜来了解粒子之间的相互作用，并开发新的材料混合设计，”本·阿隆说。“一旦我们获得了感兴趣的材料组合，我们就会测试结构强度、热容量，现在我们也开始检查声学效果。因此我们在建筑设计、材料科学和安装之间进行运作。”

2023 年 4 月，曼哈顿上东区 1014 画廊空间举办的一场展览展示了天然材料实验室的作品。小组讨论提供了建筑、先进制造（如地球和纤维 3D 打印）以及建筑或材料产品开发之间的重要讨论。“这不仅涉及创造材料的技术方面，还涉及了解使用其他类型材料的社会、文化和政治影响背后的历史和理论，”本·阿隆说。

这三个研究方向的主要焦点是捕获碳的新型建筑组件的外观。出发点是健康、热舒适且碳含量极低的材料。

本·阿隆使命的另一个关键部分是确定如何扩展实验室的工作。“我希望与教育工作者合作，在他们的制作、工作室和课堂上考虑使用替代材料，”她解释道。“我可以进行跨学科、跨机构的合作，以促进这些材料和教育的发展。”

她对建立联系的热情继续集中在对古老材料进行现代诠释上，并将它们再次带入建筑施工中，作为当今气候问题的答案。