在过去的十年里，智能建筑材料取得了长足的进步:它们的毒性更小，更耐用，而且比之前的材料更节能。但是，即使是最原始的生命形式，即使使用最先进的材料，也无法在外部条件改变的情况下保持其内部环境的稳定。

这就是所谓的动态平衡。健康人，例如，保持约98.6度体热作为外部温度变化，管理他们的氧气和二氧化碳的水平，并保持其血液中的压力，盐和糖含量降得低或爬太高。即使是变形虫维持其在宜居率渗透压。和细胞所有生物管理他们的ATP，使生产和内部从一组到另一个生化反应的能量流动的物质水平。

哈佛大学工程与应用科学学院(Harvard School of Engineering and Applied Science)和汉斯约格·威斯生物工程研究所(Hansjorg Wyss Institute for biological Inspired Engineering)的博士后研究员何西明(Ximin He)表示:“如果你观察活的生物体，它们都能做的最基本的事情之一就是调节它们自己的内部条件。”她说:“这就是生物如何在不同的季节生存，如何面对生命不断的挑战。”

现在，哈佛大学和匹兹堡大学的研究人员——包括他在内——希望创造出一种可以做同样事情的新型材料。经过大约两年的研究，科学家们已经提出了一个创造材料的平台，可以自我调节许多不同的因素，包括温度、光线、压力或pH平衡。他们已经发明了一种原型:一种薄的水基凝胶，或称水凝胶，它在冷的时候自动加热(不冷的时候就停止加热)，以保持恒定的温度。

这项研究发表在《自然》杂志上自然七月，可能对智能建筑产生巨大的影响。如果未来的建材可以控制自己的温度，他们也许能消除对空调和暖气的需要。鉴于建筑占美国能源消耗的近39％- 和加热，通风和空调补偿64%的该39％ - 这样的技艺能显著切能量消耗和温室气体排放。

它还能在蓬勃发展的可持续建筑市场中赢得这些材料的一席之地。总部位于加州圣塔莫尼卡的研究公司IBISWorld预计，今年美国市场总额将达到206亿美元，较2007年增长7.3%，五年后将达到452亿美元。

目标公司大楼

IBISWorld的建筑和基础设施分析师迪昂塔·史密斯(Deonta Smith)表示，如果自我调节的材料真的能够以具有竞争力的成本实现显著的节能，它们就有“巨大的潜力”来彻底改变可持续工业和商业建筑市场。“这是一项非常创新的技术;相当惊人，”他说。

成本将是决定自调节材料是否发挥其潜力的关键因素。史密斯说，考虑到新技术通常成本更高，这可能是个挑战。但他补充称，如果这些材料除了能降低能源成本，还能减少安装暖气和空调管道的成本，并为企业提供更多可用空间，它们或许就能证明涨价是合理的。他表示:“如果与其它可持续材料相比，它在财务上是合理的，那么企业就会对把它用于新建筑持开放态度。”

建筑的照片通过Aromant通过上面。

即使价格合适，这些材料仍有很多需要证明。史密斯说，最大的问题之一是他们能坚持多久。材料的寿命(或耐久性)和可靠性是计算其折旧和总成本的关键。正如史密斯所说，“如果它持续一年，你不得不不断地改变它，它可能没有成本效益。”LEED certification would go a long way toward winning credibility with architects and contractors, he added.

如果这些材料做证明成本效益和可持续的，史密斯预测，大公司将是他们的第一个商业客户。在那之后，他认为这些材料还可以在新的公寓和公寓，找到一个大市场。但他预计，最早的采用者将是山姆大叔。如果政府试图认为它减少水电费，持续很长一段时间的联邦建筑和认定的技术，可以选择将它引入了税收抵免或其他奖励私营部门，史密斯说。

搬出实验室

与山姆大叔越来越之前，虽然，自我维持的材料首先需要拿到实验室进行。他们在早期的发展现在只能是和他估计至少加热凝胶遗体成为了成熟的产品三四年了，如Windows或绝缘。不过，她认为该技术具有的获得许可的好机会。

使得水凝胶实际上是一个“非常简单”的过程，不需要昂贵的设备，她说。“我们想象它不会是难以放大，使第一个商业原型，并优化它变成真正的工业化制造，”她说。“我们认为这应该是真正有前途的和很长的而不是索取。”

她承认存在挑战。制造能够控制其温度在实验室的材料是从制作材料上工作的建筑物以同样的方式相去甚远。“在实验室中，在一个小规模的，你不必很考虑外部环境，”他说。“在建筑物的窗口，你需要考虑的太阳光，风和其他条件很苛刻走出实验室。我们必须找到办法来保护[这些资料]，让他们足够坚固。”

向生者学习

即使在实验室，当然，做一个自我调节的材料是不小的壮举。科学家们是如何做到的？通过微生物利用来维持其内部环境的反馈回路的启发，他们已经串成了一系列的行动和反应互连样件一个Rube Goldberg机器。研究人员并没有发明一种可以从撞倒多米诺骨牌开始，再以钉钉子结束的新装置，而是把机械反应和化学反应结合起来，使它们相互作用，形成一个无止境的循环。

的水凝胶，例如，由两个独立的层。下层包含微小毛发状作出自动膨胀的材料的微观结构 - 使他们站起来 - 当温度低于设定点。当发生这种情况时，尖交付从下层到上层的物质，掀起创建热的化学反应。随着温度的升高，微结构躺回去，结束了热生成反应。

这一概念可以应用于多种产热化学反应，使开发人员能够灵活地选择对各种应用最有意义的反应和化学物质。科学上的可能性，即使不是无穷无尽的，也仅仅局限于化学反应所能达到的效果。“这个设计可以作为一整代自我调节材料的蓝图，”他说。

她预计，明年实验室将生产出其他具有不同功能的材料，比如在室外温度上升时保持凉爽，在夜幕降临时创造光线，或维持特定的pH值或葡萄糖水平。这可能会导致在建筑温度控制之外的各种潜在应用。

试想一下材料，可以帮助保持电子冷却，无需风扇或其他外部冷却;这可以使生物医学设备 - 其中许多需要特定的pH值，温度或其他条件 - 工作在地方，他们不能用今天，有望帮助更多的人;并且可以帮助净化水质，如 - 也许 - 自清洗水的瓶子。这些仅仅是少数人的想法，他设想。“我们有很多后续的研究做的，”她说。