Modern techniques of using materials in architecture and design

Full Text

Исследуя историю использования различных конструктивных и декоративных материалов и поверхностей в архитектуре и дизайне, можно выделить три масштабные группы материалов, каждая из которых представляет собой важный аспект современного архитектурного дизайна. Разумеется, это деление условно и, прежде всего, касается конструктивных характеристик, широты сферы и истории применения материала. В соответствии с такой типологией первая группа может включать в себя материалы, которые мы обозначим как «первичные». Это материалы, которые могут обрабатываться различными способами, но при этом всегда сохраняют исходный природный состав и чаще всего сохраняют конструктивные характеристики. За такими материалами всегда стоит богатый исторический контекст и определенная культура применения. Это камень, металл, стекло, керамика, дерево и натуральный текстиль [1–3].

Вторую группу мы условно обозначим как «производные» материалы. Это материалы, которые имеют в качестве основы или одного из компонентов природные первичные материалы, но они прошли значительную переработку с изменением конструктивных свойств. Их переработка может производиться с разными целями, например уменьшения стоимости конечного материала, использования остатков материалов от других производств или же получения новых характеристик. Это такие материалы, как керамогранит, искусственный камень, современное обработанное стекло с армированием и пленками, бетон и железобетон, МДФ, ДСП, композиты, фанера и другие материалы, являющиеся производными от первичных материалов [4, 5].

Третья группа представляет собой различные покрытия, такие как обои, штукатурки, краски, наливные полы, натяжные потолки на основе винила, пленки, паркеты и ламинаты, кварцвинил, шпон и современные текстильные материалы. Эти материалы могут играть важную роль в создании финального облика интерьера, придавая ему стилевые и индивидуальные характеристики, но не обладают конструктивными качествами. Покрытия не могут быть применены самостоятельно, они всегда дополняют свойства основного конструктивного материала [6, 7].

Отдельно можно выделить группу синтетических и инновационных материалов. Они появились не так давно, но играют важную роль в современном дизайне и архитектуре. Их главная эстетическая ценность состоит в том, что они способны инициировать новый пластический язык и открывать новые возможности для дизайна.

В 60-е гг. XX в. настоящий фурор среди обывателей произвела серия рекламных плакатов, созданная Гербертом Меттером для мебельной компании Knoll. Первый плакат серии предлагал зрителям догадаться, что скрывается под упаковочной бумагой на фото. Тогда никто не мог себе представить, что такая форма может принадлежать стулу. Пластики открыли совершенно новые возможности формообразования, обозначив начало эпохи футуристического дизайна (рис. 1).

 

Рис. 1. Рекламные плакаты для мебельной компании Knoll

 

Синтетические материалы, такие как пластик, стеклопластик, акрил и др., обладают высокой прочностью, легкостью и устойчивостью к воздействию окружающей среды. Они позволяют создавать сложные формы и конструкции, которые ранее были недоступны. Благодаря этому дизайнеры и архитекторы могут воплощать свои самые смелые идеи в реальность [8, 9].

Инновационные материалы, такие как композиты, новые формы бетона, так называемые «умные материалы» и наноматериалы, предлагают еще больше возможностей для дизайна. Они обладают уникальными свойствами, такими как изменение формы под воздействием температуры или света, самоочищение от грязи и микроорганизмов, возможность саморемонта при повреждениях. Эти материалы открывают новые горизонты для создания функциональных и эстетически привлекательных объектов.

Одним из ключевых материалов, которые использовала британский архитектор и дизайнер Заха Хадид, был стеклопластик, или композитный материал, состоящий из стекловолокна и пластика. Этот материал позволял ей создавать сложные формы и органические структуры, которые были невозможны ранее, при использовании традиционных материалов. Хадид экспериментировала с инновационными материалами, такими как карбоновое волокно, которое имеет высокую прочность и легкость, и биоматериалы. Она была одним из пионеров в использовании этих технологий в архитектуре, что позволяло ей создавать уникальные и инновационные формы и структуры (рис. 2). Разработанный Заха Хадид Архитектс в короткие сроки, в ограниченном пространстве и с минимальным бюджетом, проект Knit Candela демонстрирует быструю адаптацию цифрового дизайна к задачам, стоящим перед строительной отраслью. Проектное решение основывается на объединении гиперболических параболоидных поверхностей для создания многоразовых опалубок, что позволит сократить строительные отходы. Для реализации проекта было изготовлено 50 м^{, 2} текстильной опалубки, которая состояла из четырех полос длиной от 15 до 26 м. Гибридные и ультралегкие настилы легко транспортабельны, уменьшают потребность в дополнительной несущей конструкции и строительных лесах, упрощают логистику.

Синтетические и инновационные материалы не только меняют внешний вид и функциональность дизайна и архитектуры, но и влияют на сам процесс их создания. Они позволяют использовать новые методы проектирования и производства, такие как компьютерное моделирование, 3D-печать и роботизированное изготовление. Это ускоряет процесс создания и снижает затраты, а также позволяет добиться более высокой точности и качества изделий [10].

 

Рис. 2. Заха Хадид, Knit Candela

 

В целом, синтетические и инновационные материалы играют важную роль в современном дизайне и архитектуре, открывая новые возможности для творчества и инноваций. Они помогают создавать уникальные и функциональные объекты, которые вписываются в современную эстетику и требования современного общества. Можно наблюдать, что некоторые материалы представлены в нескольких из выделенных групп. В частности, натуральный камень имеет самую богатую историю применения, так как широко использовался в строительстве в Древней Греции, Риме, Египте. Этот прочный природный материал успешно миновал темные века после падения Римской империи, чтобы затем проникнуть в самые величественные соборы и дворцы эпохи Возрождения. Лауреат Нобелевской премии по литературе Октавио Пас утверждал, что архитектура является неподкупным свидетелем истории. Часто материалы выступали в качестве главных героев этой истории, развиваясь и меняясь с течением времени, в том числе благодаря поколениям архитекторов, меняющих контекст и методы обработки этих материалов. Каждая эпоха и культура представляют свои собственные стили и техники использования камня в архитектуре. Например, древние египтяне использовали известняк и гранит для постройки пирамид и храмов, а греки предпочитали мрамор для создания своих колонн и скульптур. В средневековой Европе камень использовался для строительства готических соборов и замков, а в азиатской архитектуре камень часто применялся для создания буддийских ступ и китайских садов. Натуральный камень продолжает быть актуальным и в современности, благодаря уникальным характеристикам текстуры, цветовых и графических вариаций и несущей способности материала, меняется лишь качество обработки и появляются новые области его применения. Технологический прогресс привел к появлению новых методов обработки камня – точная резка и полировка, что позволило дизайнерам и архитекторам намного более оперативно создавать сложные и детализированные элементы в интерьере [11].

 

Рис. 3. Варианты современной обработки камня от компании GLIVI, г. Минск, Беларусь

 

Новые технологии способны давать альтернативное звучание традиционным материалам с многовековой историей. Так, уникальная мастерская по работе с камнем GLIVI в Минске, Беларусь, демонстрирует новый язык для представления традиционного натурального камня в современном интерьере и экстерьере. Фрезеровка, полировка, шлифовка и качественный распил, термическая и так называемая «античная обработка», а также соединение разных технологий в одном фрагменте могут обеспечить неожиданные дизайнерские решения. Так, на рис. 3 показаны примеры сочетания технологий грубого скола камня с полированным и фрезерованным материалом. Современный принт или штриховка, словно наложенные независимым слоем на текстуру камня, придают традиционному материалу свежее, современное звучание.

С развитием 3D-печати мы можем наблюдать множество инновационных форм, порожденных экспериментами с технологией. В Нидерландах архитектурная студия RAP создала инновационную форму для традиционного материала, объединив алгоритмический дизайн и 3D-печать. New Delft Blue – новаторский проект в историческом голландском городе Делфт, спроектированный и напечатанный на 3D-принтере студии RAP. Этот проект по-новому интерпретирует всемирно известные декоративные качества и дизайнерский словарь знаменитого дельфтского фарфора. Объединив 3D-печать керамики, компьютерный дизайн и ремесленное глазурование, New Delft Blue надеется раскрыть новый архитектурный потенциал керамического декора XXI в. [12]. На принтере было изготовлено более 3000 керамических плиток, каждая из которых обладает уникальным рисунком, отсылающим к традиционным росписям делфтского фарфора (рис. 4).

 

Рис. 4. Керамическая плитка, отпечатанная на 3D-принтере, и применение ее в Арке в Делфте, 2019 г.

 

Если говорить о группе «производных» материалов, то в ней исходный традиционный материал – камень – представлен искусственным или так называемым композитным камнем. Это материал, созданный путем смешивания натурального камня (например мраморной или гранитной крошки) с синтетическими смолами. Искусственный камень обладает высокой прочностью, устойчивостью к царапинам и пятнам, а также широким спектром цветов и текстур. Одной из первых разработку искусственного камня на рынке представила в 1967 г. компания DuPonte. Продукт получил коммерческое название Corian. В отличие от природного камня он обладает пластичностью при высоких температурах, что позволяет создавать из него различные формы, невозможные в природном камне. Ремонтопригодность, простота обработки и меньший вес также являются преимуществами материала [11].

Покрытия, имеющие в своей основе или в составе природный камень, на сегодняшний день довольно разнообразны. Облицовочные плиты из натурального камня имеют давнюю историю применения, а в последние десятилетия, с появлением технологии гидроабразивной резки, стало возможным вырезать из камня тонкие элементы сложной геометрии и создавать с их помощью инкрустированные натуральным камнем поверхности. Современные технологии позволяют получать очень тонкий срез природного камня и применять его в качестве облицовки различных поверхностей. Это так называемый каменный шпон – покрытие, полностью являющееся природным и сохранившим все свойства исходного материала, кроме конструктивных (рис. 6).

 

Рис. 5. Cупер-поверхности и кориана от DuPont Corian and Amanda Levete Architects

 

На основе измельченного камня различной фракции создают декоративные штукатурки и каменные обои, которые можно отнести к группе покрытий. К этой же группе покрытий относится так называемый «жидкий металл», который можно наносить практически на любые поверхности.

Российская компания Metoplax разработала широкую линейку цветовых и текстурных вариаций этого инновационного покрытия, в основе которого нано-частицы бронзы, латуни, меди, алюминия, цинка, железа и других металлов. Частицы металла и полимеры связующего компонента соединяются посредством специальной химической реакции, что обеспечивает высокую прочность материалу, которой нет у отдельно взятых элементов. Интересным фактом является то, что жидкий металл обладает всеми характеристиками литого изделия, меняя не только поверхность покрываемого элемента, но и затрагивая его структурные характеристики.

 

Рис. 6. Природный каменный шпон

 

В рамках масштабных проектов застройки территории комплекса «ЗИЛАрт» в Москве можно увидеть много необычных и эффектных решений, в том числе интерпретацию классических для «сталинской» застройки Москвы арок в новом материальном решении. Эффект золота этой масштабной арке из металлических фасадных кассет придает специальная краска на основе оксида титана, которая должна защитить ее от воздействия ультрафиолетовых лучей (рис. 7).

 

Рис. 7. Золотая арка в комплексе «ЗИЛАрт», Москва, 2023 г.

 

Инновационные материалы претендуют на характеристики, которые выгодно отличают их от первой группы традиционных материалов. Они стремятся к экологичности, но преодолеть этот порог могут только за счет экономии ресурсов при их производстве и эксплуатации, потому что являются композитными, а не природными по сути. Хотя на сегодняшний день так называемые экоматериалы заняли уверенную нишу в современном дизайне и архитектуре. Так, уже существует светогенерирующий цемент, самовосстанавливающийся бетон и конопляная арматура, которая возможно скоро станет недорогой низкоуглеродистой альтернативой стандартной стальной арматуре и позволит избежать проблемы коррозии, продлевая срок службы бетонных конструкций. Или возьмем, к примеру, другой инновационный материал – прозрачную древесину. Она имеет такую же прочность, как классические пиломатериалы, но заметно легче, изготавливается путем прессования и обработки полимерами тонких древесных полос, является отличной заменой стекла и пластика. Прозрачная древесина не разбивается при ударе, не бликует и прочнее стекла. И конечно, этот передовой материал снижает энергопотребление за счет минимизации потребности в искусственном освещении. Другой пример инновации в мире архитектурных материалов – панели Alusion, которые представляют собой форму облицовки, изготовленную из стабилизированной алюминиевой пены. Они прочные и легкие, как металлические губки, пожаробезопасные, звуконепроницаемые и простые в установке (рис. 8).

 

Рис. 8. Алюминиевые панели Alusion

 

Вывод.

Анализируя историю и современный опыт применения материалов в архитектуре и дизайне, мы можем видеть, как один и тот же материал, в зависимости от задачи, может использоваться в первичном состоянии, а также подвергаться современной переработке и входить в группу производных материалов или покрытий. На наш взгляд, выделение этих четырех масштабных групп позволяет лучше понять историю и развитие использования материалов в архитектуре и дизайне, а также понять возможные пути развития способов переработки, обработки и интегрирования альтернативных материалов в проекты будущего. Исследователи разрабатывают материалы, которые максимально эффективны и наименее энергозатратны, не вредны для окружающей среды. В ближайшем будущем мы увидим строительство из природных субстанций, включая пеньку и мицелий, а также синтетических материалов вроде углеродного волокна и высококачественного пластика. Но, по мнению многих архитекторов современности, традиционные материалы никуда не исчезнут, а возникнут лишь новые технологии их применения. Уже сегодня наметилась тенденция активного применения переработанной древесины, а также применения дерева повторно, как в проекте Студии Пола Кокседжа для лондонской инсталляции Please Be Seated, куда шли доски из строительных лесов. Ведь во многих смыслах дерево является идеальным материалом. Если вы правильно его используете, оно оказывает исключительно положительное влияние на окружающую среду, прекрасно выглядит и обладает чудесными тактильными свойствами. Мы можем создавать новые искусственные материалы и возвращаться к традиционным, открывая все новые способы работы с ними, – в этом для нас и заключается будущее современного дизайна и архитектуры.

About the authors

Anna Yu. Zaslavskaya

Samara State Technical University

Author for correspondence.
Email: polidesign80@mail.ru

PhD in Architecture, Associate Professor of the Design Chair

Russian Federation, 443100, Samara, Molodogvardeyskaya str., 244

Elena V. Tabaeva

Samara State Technical University

Email: tabaeva_lena@mail.ru

Senior Lecturer, Associate Professor of the Design Chair Samara State Technical University

Russian Federation, 443100, Samara, Molodogvardeyskaya str., 244

References

Supplementary files