大自然很好地塑造了我们的环境。但是，当创新和创造性思维应用于更可持续的自然材料时，会发生什么呢?领先的材料咨询公司材料委员会调查了市场上越来越多的高性能、高审美的天然产品，这些产品以不同的方式被设计得更加努力，并允许新的设计可能性。

西班牙制造商Cosentino的Silestone Prexury系列产品使用半宝石、化石和其他天然材料，为浴室、厨房、客厅以及覆层创造了坚固耐用的材料 

古往今来，人类把环境中的自然物质改造成可用工具的能力定义了我们。但是，当我们越来越熟练地用原材料创造实用的产品时，我们也越来越意识到这些过程和我们对环境的行动的潜在破坏能力。 我们现在已经到了这样一个时代，责任的重担和我们控制和塑造周围材料的先进能力一起创造了新产品和制造工艺，这些新产品和制造工艺不是人工合成的，而是更多的超自然。 在这里，材料委员会探索了各种工程性质的例子，展示了我们现在可以对环境进行的不可思议的控制程度，以及我们如何从使用较少合成的产品中获益，而不仅仅是更可持续。

耗时的手工石雕已经在很大程度上被技术革新所取代。Lithos Design公司利用计算机建模和天然石材的五轴cnc加工，创造出精密镶嵌的3d石材表面 

物理工程 将天然材料还原成它们的组成元素，改变它们的构成，并以新的方式重新组合它们，这是增强材料的美学和技术特性的既定方法。再造石可能是这方面**常见的例子，在这里，开采天然石头(如大理石和花岗岩)的过程中产生的废物被重建，并用粘合剂粘在一起，创造出外观可控、性能优于天然石头的人造石头。 随着新的制造技术、工艺和复杂的计算机控制的引入，制造商也开发出了新的、成本有效的方法来设计天然材料的表面。Lithos Design事务所采用计算机建模和天然石材的五轴数控(计算机数控)加工来创建镶嵌的3d石材表面、模块化分区和内部覆盖面板。传统上非常耗时和高技能的工作，由石匠手工雕刻。

再造石可能是**常见的物理工程材料。这里展示的是Cosentino的硅晶星云，由94%的天然石英组成 

一些天然材料具有固有的令人满意的性能和美学品质，但它们的自然存在形式在很大程度上限制了它们对各种应用和用途的适用性。竹子是一种可快速再生的天然材料，每天可长到1米高，因此在建筑中使用时非常可持续。但其自然形成的空心茎型并不适合作为标准化木材产品的直接替代品。

竹子是一种可快速再生的天然材料，24小时内就能长到1米高，是理想的可持续材料。工程意味着，一旦改造，它可以挑战木材的使用;照片©毛竹 

荷兰竹产品制造商Moso专注于一系列可持续竹产品的创新，包括标准化的面板、木板、贴面和木块，类似于传统的木材格式;照片©毛竹 

制造商，如来自荷兰的Moso，现在生产一系列标准化的竹板、木板、贴面和木块，可与常见的木材格式相媲美。这些产品在外观和性能上与许多通常用于建筑和设计的硬木相似，如果不是超越它们的话。通过“碳化”过程的天然糖在竹子，它的外观也可以改变从它的自然稻草黄色，通过一系列较暗的色调，到一个丰富的颜色类似于红木。

由专筑网yumi，杨帆编译由Richard Rogers合作设计的马德里巴拉哈斯机场新航站楼使用了耐用的、可持续的超级材料——竹子 

但我们不再局限于同质材料，事实上，“工程材料”(为满足特定性能要求而设计的材料)的概念与复合材料联系**为紧密。因此，在工程天然材料的世界里，复合材料也很重要。 苏黎世的设计师Beat Karrer是众多利用天然农业废料或副产品制造复合材料的设计师之一。他的“流体固体”材料可以使用与热塑性塑料相同的技术进行加工、成形和着色，为批量和批量生产的产品提供了各种各样的机会，正如在2012年米兰展览会上展示的Architonic概念空间所展示的那样。使用有机结合剂，他的“流体固体”材料没有气味，没有毒素，是完全可生物降解的，不像合成复合材料，众所周知，很难分离和回收。

材料创新:苏黎世设计师Beat Karrer的“流体固体”材料，由天然农业废料或副产品制成，可以使用类似于热塑性塑料的技术来形成和着色

瑞士设计师Beat Karrer研发的“液体固体”，使用有机粘合剂，完全可生物降解，没有异味和毒素，不像合成材料，很难分离和回收

Beat Karrer的创新的、完全生物可降解的复合材料“流体固体”为Architonic的概念空间IV提供了雕塑形式，该概念空间IV已经安装在国际领先的设计展会上

化学工程 除了对天然材料的组成、结构和形式进行物理上的修改外，制造商还能够在分子水平上对材料进行化学上的改变，使它们能够采用可能被认为是劣质或有缺陷的材料，并赋予它们更有益的性能特征。

英国建筑师Duggan Morris指定Platowood作为其位于英格兰肯特郡的老Bearhurst项目的外立面，Platowood是市场上众多新型化学工程木材产品中的一种;詹姆斯Brittain照片 

一个新的改良木材产品市场(如Platowood、Thermowood、Accoya和**近新开发的Kebony)采用各种化学工程技术从根本上改善某些木材的性能，为生长缓慢的热带硬木提供了一种可行的、可持续的替代品。

另一种化学工程木材产品Accoya被应用于RO&AD建筑师事务所位于荷兰Halsteren的摩西桥 

Kebony公司的专利处理方法kob是将木材浸泡在液体“生物废弃物”中，以**性地改变其细胞壁的结构。这一过程产生的木材是持久的，免维护，尺寸稳定，抗真菌和昆虫相关的降解，耐磨和无毒。kebonization的一个副作用是木材的色调加深，产生了丰富的巧克力棕色，即使在浅色调的木材中。 Kebonization是一种聚合过程，虽然不是像传统塑料那样从原油中提取产品，而是从从农作物废料中生产的糠醇中提取。这就产生了生物聚合物呋喃，它加强了木材的内部细胞结构，赋予Kebony公司机械性能。

Kebony公司在伦敦建造了一座雕塑馆，它代表了新一代的工程木材:木材浸泡在液体“生物废弃物”中，以改变其细胞结构，从而形成一种耐用、稳定、免维护的材料

生物聚合物，由生物体或从生物体中产生的材料，本身也是建筑和设计中使用的材料，**常用于包装。通过用天然纤维增强生物聚合物，工程师们可以制造出可用于更大建筑规模的生物复合材料，作为玻璃纤维增强聚合物等传统材料的替代品。一个这样的例子是丹麦的路易斯安那现代艺术博物馆的路易斯安那馆，由3XN设计，它赢得了2010年的JEC创新奖。

生物复合材料——由天然纤维增强的生物聚合物(由生物或生物体产生的材料)组成——提供了新的建筑可能性。这里展示的是丹麦办公室3XN为路易斯安那现代艺术博物馆设计的路易斯安那展馆 

增长和鼓励 我们不必总是用蛮力使大自然屈从于我们的意志。也可以利用内在的生物机制如生长或呼吸来控制或温和地强迫它。绿色屋顶、有生气的立面甚至城市农场都是很好的例子，说明了为了一个特定的目的和作为一个更大的建筑系统的一部分，如何能够温和地控制自然。 BenettiMOSS就是这样一个产品。“BenettiMOSS”是一种镶嵌在树脂基座上的稳定地衣组成的室内垂直花园产品，可以调节室内湿度，净化室内空气。地衣非常结实，不需要灌溉，不需要维护，甚至不需要自然光。

BenettiMOSS由Benetti stone设计，是一款室内垂直花园产品，使用稳定的地衣来调节室内湿度，清洁空气。这是一个利用其固有的生物机制温和胁迫自然的例子

今年4月，奥雅纳国际工程公司在汉堡国际建筑展(IBA)上试用了一种“生物适应性”立面。通过在玻璃立面元素中安置活的微藻，随着藻类的生长，藻类提供了自适应的遮阳、隐私、隔热、降噪，并吸收太阳能随后用于加热建筑的热水箱。成熟的藻类随后收获并在现场的沼气厂发酵，产生可用的能量。

奥雅纳选择了今年在汉堡举办的国际建筑展览来试验一种“生物适应”的立面，在这里，活的微藻提供适应性的遮阳、隐私和隔热;©Colt International, Arup Deutschland, SSC GmbH 

然而，这种强迫自然的能力不再仅仅应用于生产材料或其他产品本身，而且还提出了全新的生产工艺和技术。 除了探索自然能源的利用，设计师马库斯·凯泽还研究了如何将其直接用作工具。2010年，Kayser发明了一种太阳能激光切割机，它不仅能捕获太阳能来驱动机械切割工具，还能将太阳光通过玻璃球透镜导入“激光”切割2D组件。第二年，凯瑟带着他的太阳能烧结机回到了埃及沙漠，这一次，太阳能烧结机再次利用太阳光将沙漠中的沙子融化并改造成固体，类似于SLS(选择性激光烧结)3d打印技术。

绿色屋顶是大自然以一种更温和的方式胁迫的一个例子，利用了它的生物机制。如图所示，哥本哈根的BIG's 8 House(顶部)和RO&AD architecten的Roosendaal的Good House(照片Erik Stekelenburg) 

2008年，伦敦建筑师马格努斯·拉尔森(Magnus Larsson)和普通有限公司(Ordinary Ltd)进行了一项研究，内容是如何利用细菌将沙漠中的沙子变成巨大的砂岩结构，这实际上是一种全新规模的有机3d打印机。这种技术在难以进入的地点和环境中是**有用的，因为建筑的原材料不需要运输到现场;场地本身就是材料。

设计师马库斯·凯泽(Markus Kayser)将他的太阳能烧结机安装在埃及沙漠中，利用太阳能。太阳光线被用来融化和改造沙子，以类似3d打印的方式创造固体物体;阿莫斯·菲尔德·里德 探索类似想法的设计师和制造商的**数量清楚地表明，他们相信这个概念的好处，并相信它有可能彻底改变我们未来的建筑方法。福斯特事务所雄心勃勃地提议，利用D-Shape公司(总部位于伦敦的莫诺利特英国有限公司创立的3d打印品牌)开发的技术，在月球土壤上用3d打印出大型的、以月球为基础的结构，这也许是**理想的设想。

2008年，伦敦建筑师马格努斯·拉尔森(Magnus Larsson)和普通有限公司(Ordinary Ltd)进行了一项研究，研究细菌一旦被添加到沙子里，可能如何被用来建造大型砂岩结构，类似于3d打印 

工程性质本文中讨论的例子表明,通过应用创新和创造性思维更可持续的材料和资源在我们周围我们不仅能够创造有吸引力的产品与我们的自然环境更和谐(同时执行,如果不是更好,比建立合成产品),但我们也可以创建全新的生产建设的模型,使我们能够扩展建筑环境，超出我们曾经认为可能的范围。