TEDxUSC
Doris Kim Sung: Metal that breathes
Doris Kim Sung: Metaal dat ademt
Filmed:
Readability: 4.5
1,255,735 views
Moderne gebouwen, met hun ramen van vloer tot zoldering, hebben spectaculaire uitzichten, maar ze verslinden ook veel energie om af te koelen. Doris Kim Sung werkt met thermo-bimetaal, slim materiaal dat als een menselijke huid werkt, dynamisch en reactief, en dat de zon uit een ruimte kan weren en zichzelf kan ventileren.
Doris Kim Sung - Architect
Doris Kim Sung is a biology student turned architect interested in thermo-bimetals, smart materials that respond dynamically to temperature change. Full bio
Doris Kim Sung is a biology student turned architect interested in thermo-bimetals, smart materials that respond dynamically to temperature change. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:16
I was one of those kids that, every time I got in the car,
0
737
3351
Ik was zo'n kind dat in de auto altijd
00:19
I basically had to roll down the window.
1
4088
2943
het raampje naar beneden deed.
00:22
It was usually too hot, too stuffy or just too smelly,
2
7031
4212
Het was meestal te warm,
te duf of het stonk,
te duf of het stonk,
00:27
and my father would not let us use the air conditioner.
3
11243
2354
en van papa mocht de airconditioning niet aan.
00:29
He said that it would overheat the engine.
4
13597
2757
Hij zei dat de motor oververhit zou raken.
00:32
And you might remember, some of you,
5
16354
1648
Misschien herinner je je
00:33
how the cars were back then, and it was
6
18002
1900
hoe auto's toen waren.
00:35
a common problem of overheating.
7
19902
2366
Oververhitting kwam vaak voor.
00:38
But it was also the signal that capped the use,
8
22268
4020
Maar het was ook een natuurlijke rem
op het gebruik,
op het gebruik,
00:42
or overuse, of energy-consuming devices.
9
26288
4422
of de overconsumptie
van energieverslindende toestellen.
van energieverslindende toestellen.
00:46
Things have changed now. We have cars that we take across country.
10
30710
3039
Het gaat er nu anders aan toe.
We doorkruisen met onze auto's het land.
We doorkruisen met onze auto's het land.
00:49
We blast the air conditioning the entire way,
11
33749
3161
We laten de airco de hele tijd draaien,
00:52
and we never experience overheating.
12
36910
1576
en we ervaren nooit oververhitting.
00:54
So there's no more signal for us to tell us to stop.
13
38486
2987
Er is dus geen signaal meer
dat ons zegt dat we moeten stoppen.
dat ons zegt dat we moeten stoppen.
00:57
Great, right? Well, we have similar problems in buildings.
14
41473
5618
Geweldig, niet?
Bij gebouwen hebben we gelijkaardige problemen.
Bij gebouwen hebben we gelijkaardige problemen.
01:02
In the past, before air conditioning, we had thick walls.
15
47091
3466
Vroeger, voor de airco,
hadden we dikke muren.
hadden we dikke muren.
01:06
The thick walls are great for insulation. It keeps the interior
16
50557
2679
Die waren heel goed als isolatie.
Ze houden het binnen
Ze houden het binnen
01:09
very cool during the summertime, and warm during the wintertime,
17
53236
3518
koel tijdens de zomer,
en warm tijdens de winter.
en warm tijdens de winter.
01:12
and the small windows were also very good because
18
56754
2400
De kleine ramen waren ook prima
01:15
it limited the amount of temperature transfer
19
59154
2591
omdat ze de temperatuurtransfer beperkten
01:17
between the interior and exterior.
20
61745
2467
tussen binnen en buiten.
01:20
Then in about the 1930s, with the advent of plate glass,
21
64212
3872
In de jaren 30, met de komst van glasplaten,
01:23
rolled steel and mass production, we were able
22
68084
3396
staalplaten en massaproductie,
01:27
to make floor-to-ceiling windows and unobstructed views,
23
71480
3450
konden we ramen maken die tot het plafond reikten,
met ongehinderd zicht.
met ongehinderd zicht.
01:30
and with that came the irreversible reliance on
24
74930
3726
Dat ging gepaard met onomkeerbare afhankelijkheid
01:34
mechanical air conditioning to cool our solar-heated spaces.
25
78656
6581
van mechanische airco
om onze door de zon verhitte ruimtes af te koelen.
om onze door de zon verhitte ruimtes af te koelen.
01:41
Over time, the buildings got taller and bigger,
26
85237
3104
Geleidelijk werden gebouwen hoger en groter,
01:44
our engineering even better, so that the mechanical systems
27
88341
2641
en onze ingenieurskunst werd beter,
zodat de mechanische systemen
zodat de mechanische systemen
01:46
were massive. They require a huge amount of energy.
28
90982
3874
enorm werden, met enorme energiebehoeften.
01:50
They give off a lot of heat into the atmosphere,
29
94856
2759
Ze geven veel hitte af aan de atmosfeer.
01:53
and for some of you may understand the heat island effect
30
97615
3200
Sommigen kennen misschien het hitte-eiland-effect
01:56
in cities, where the urban areas are much more warm
31
100815
3510
in steden, waar de stedelijke gebieden
veel warmer zijn
veel warmer zijn
02:00
than the adjacent rural areas,
32
104325
2950
dan de aanpalende landelijke gebieden.
02:03
but we also have problems that, when we lose power,
33
107275
3254
Maar het probleem is
dat als er geen energie meer is,
dat als er geen energie meer is,
02:06
we can't open a window here, and so
34
110529
2761
we daar geen raam kunnen openen,
02:09
the buildings are uninhabitable and have to be made vacant
35
113290
2814
zodat de gebouwen onbewoonbaar zijn
en verlaten moeten worden
en verlaten moeten worden
02:12
until that air conditioning system can start up again.
36
116104
3648
tot dat airco-systeem weer kan opstarten.
02:15
Even worse, with our intention of trying to make buildings
37
119752
4055
Erger nog, als we gebouwen willen maken
02:19
move towards a net-zero energy state, we can't do it
38
123807
4985
die naar een staat van netto-nulenergie evolueren,
02:24
just by making mechanical systems more and more efficient.
39
128792
2367
kunnen we dat niet door de mechanische systemen
efficiënter te maken.
efficiënter te maken.
02:27
We need to look for something else, and we've gotten ourselves a little bit into a rut.
40
131159
3778
We moeten iets anders zoeken,
en we zitten op een dood spoor.
en we zitten op een dood spoor.
02:30
So what do we do here? How do we pull ourselves and dig us
41
134937
4251
Wat nu? Hoe geraken we hieruit,
02:35
out of this hole that we've dug?
42
139188
2851
uit die put die we voor onszelf gegraven hebben?
02:37
If we look at biology, and many of you probably don't know,
43
142039
2909
Kijk naar biologie.
Waarschijnlijk weten jullie niet
Waarschijnlijk weten jullie niet
02:40
I was a biology major before I went into architecture,
44
144948
3656
dat ik biologie heb gestudeerd
voor ik aan architectuur begon.
voor ik aan architectuur begon.
02:44
the human skin is the organ that naturally regulates
45
148604
4389
De menselijke huid is het orgaan
dat zorgt voor een natuurlijke
dat zorgt voor een natuurlijke
02:48
the temperature in the body, and it's a fantastic thing.
46
152993
3436
temperatuurregeling in het lichaam.
Dat is geweldig.
Dat is geweldig.
02:52
That's the first line of defense for the body.
47
156429
2615
Het is de eerste verdedigingslinie van het lichaam.
02:54
It has pores, it has sweat glands, it has all these things
48
159044
3209
De huid heeft poriën, zweetklieren,
allerlei dingen
allerlei dingen
02:58
that work together very dynamically and very efficiently,
49
162253
3418
die samenwerken, heel dynamisch
en heel efficiënt.
en heel efficiënt.
03:01
and so what I propose is that our building skins
50
165671
2504
Mijn voorstel is dat de huid van onze gebouwen
03:04
should be more similar to human skin,
51
168175
3649
meer op de menselijke huid moet lijken.
03:07
and by doing so can be much more dynamic, responsive
52
171824
4112
Daardoor kan ze dynamischer zijn,
ontvankelijker,
ontvankelijker,
03:11
and differentiated, depending on where it is.
53
175936
3256
meer gedifferentieerd,
afhankelijk van waar ze zich bevindt.
afhankelijk van waar ze zich bevindt.
03:15
And this gets me back to my research.
54
179192
1933
Dat brengt me terug bij mijn onderzoek.
03:17
What I proposed first doing is looking at a different material palette to do that.
55
181125
5310
Ik ging eerst op zoek
naar een ander materialenpalet om dat te doen.
naar een ander materialenpalet om dat te doen.
03:22
I presently, or currently, work with smart materials,
56
186435
2911
Ik werk op dit moment
met slimme materialen
met slimme materialen
03:25
and a smart thermo-bimetal.
57
189346
1719
en slim thermo-bimetaal.
03:26
First of all, I guess we call it smart because it requires
58
191065
2912
We noemen het slim
03:29
no controls and it requires no energy,
59
193977
2730
omdat het zonder regeling
en zonder energie werkt.
en zonder energie werkt.
03:32
and that's a very big deal for architecture.
60
196707
2663
Dat is erg belangrijk in architectuur.
03:35
What it is, it's a lamination of two different metals together.
61
199370
2814
Het is een laminaat
van twee verschillende materialen.
van twee verschillende materialen.
03:38
You can see that here by the different reflection on this side.
62
202184
3874
Je ziet dat hier door de verschillende reflectie
aan deze kant.
aan deze kant.
03:41
And because it has two different coefficients of expansion,
63
206058
3475
Omdat er twee verschillende uitzettingscoëfficiënten zijn,
03:45
when heated, one side will expand faster than the other
64
209533
3297
zal bij opwarming de ene kant
sneller uitzetten dan de andere,
sneller uitzetten dan de andere,
03:48
and result in a curling action.
65
212830
3537
waardoor het krult.
03:52
So in early prototypes I built these surfaces to try to see
66
216367
3706
In vroege prototypes maakte ik oppervlaktes
om na te gaan
om na te gaan
03:55
how the curl would react to temperature and possibly allow
67
220073
4193
hoe de krul zou reageren op temperatuur,
04:00
air to ventilate through the system,
68
224266
3105
of er lucht door het systeem zou worden geventileerd.
04:03
and in other prototypes did surfaces where the multiplicity
69
227371
3229
In andere prototypes maakte ik oppervlaktes
waarbij de veelheid
waarbij de veelheid
04:06
of having these strips together can try to make
70
230600
2481
van stroken samen
04:08
bigger movement happen when also heated,
71
233081
4074
een grotere beweging teweegbrengt bij verhitting.
04:13
and currently have this installation at the Materials & Applications gallery
72
237155
4064
Ik heb nu een installatie
in de Toegepaste Materialen-galerij
in de Toegepaste Materialen-galerij
04:17
in Silver Lake, close by, and it's there until August, if you want to see it.
73
241219
3486
in Silver Lake, vlakbij, tot in augustus,
als je wil gaan kijken.
als je wil gaan kijken.
04:20
It's called "Bloom," and the surface is made completely
74
244705
2898
Ze heet "Bloesem".
Het oppervlak bestaat volledig uit
Het oppervlak bestaat volledig uit
04:23
out of thermo-bimetal, and its intention is to make this canopy
75
247603
4040
thermo-bimetaal. We willen een dak maken
04:27
that does two things. One, it's a sun-shading device, so that
76
251643
3817
dat twee dingen doet.
Eén: het is een zonnewering.
Eén: het is een zonnewering.
04:31
when the sun hits the surface, it constricts the amount of sun passing through,
77
255460
4010
Als de zon op het oppervalk valt,
beperkt het de hoeveelheid zon die erdoor komt.
beperkt het de hoeveelheid zon die erdoor komt.
04:35
and in other areas, it's a ventilating system,
78
259470
3369
Elders is het een ventilatiesysteem,
04:38
so that hot, trapped air underneath can actually
79
262839
2153
zodat hete, eronder opgesloten lucht
04:40
move through and out when necessary.
80
264992
3878
erdoor en eruit kan indien nodig.
04:44
You can see here in this time-lapse video that the sun,
81
268870
4131
Je ziet in deze time-lapse-video dat als de zon
04:48
as it moves across the surface, as well as the shade,
82
273001
2746
door het oppervlak komt, en de schaduw,
04:51
each of the tiles moves individually.
83
275747
2476
dat elk van de pannen dan individueel beweegt.
04:54
Keep in mind, with the digital technology that we have today,
84
278223
2512
Onthou dat we dit
met de digitale technologie van vandaag
met de digitale technologie van vandaag
04:56
this thing was made out of about 14,000 pieces
85
280735
3013
maakten van ongeveer 14.000 onderdelen,
04:59
and there's no two pieces alike at all. Every single one is different.
86
283748
4729
waarbij er geen twee gelijk zijn.
Ze zijn allemaal verschillend.
Ze zijn allemaal verschillend.
05:04
And the great thing with that is the fact that we can calibrate
87
288477
2512
Het geweldige is dat we kunnen kalibreren
05:06
each one to be very, very specific to its location,
88
290989
3999
zodat ze allemaal
op hun specifieke plek zijn afgestemd,
op hun specifieke plek zijn afgestemd,
05:10
to the angle of the sun, and also how the thing actually curls.
89
294988
4946
op de hoek van de zon,
en op hoe het ding krult.
en op hoe het ding krult.
05:15
So this kind of proof of concept project
90
299934
2806
Dit soort testproject
05:18
has a lot of implications
91
302740
1964
heeft vele implicaties
05:20
to actual future application in architecture,
92
304704
3700
voor de toekomstige toepassing in de architectuur.
05:24
and in this case, here you see a house,
93
308404
2505
Hier zie je een huis
05:26
that's for a developer in China,
94
310909
2433
voor een ontwikkelaar in China.
05:29
and it's actually a four-story glass box.
95
313342
2744
Het is een glazen doos met vier verdiepingen.
05:31
It's still with that glass box because we still want that visual access,
96
316086
3837
Het is nog steeds een glazen doos,
want we willen visuele toegang,
want we willen visuele toegang,
05:35
but now it's sheathed with this thermo-bimetal layer,
97
319923
3882
maar er zit nu een laag thermo-bimetaal op,
05:39
it's a screen that goes around it, and that layer can actually
98
323805
2465
een scherm dat errond zit.
05:42
open and close as that sun moves around on that surface.
99
326270
4028
Die laag gaat open en dicht
terwijl de zon rond het oppervlak beweegt.
terwijl de zon rond het oppervlak beweegt.
05:46
In addition to that, it can also screen areas for privacy,
100
330298
4562
Bovendien kan het ruimtes afschermen
om privacyredenen,
om privacyredenen,
05:50
so that it can differentiate from some of the public areas
101
334860
2296
en zo verschil maken met openbare ruimtes
05:53
in the space during different times of day.
102
337156
2592
op verschillende momenten van de dag.
05:55
And what it basically implies is that, in houses now,
103
339748
3263
Dat betekent dat we vandaag in huizen
05:58
we don't need drapes or shutters or blinds anymore
104
343011
3417
geen gordijnen of rolluiken of stores nodig hebben
06:02
because we can sheath the building with these things,
105
346428
2167
omdat we het gebouw hiermee kunnen inpakken
06:04
as well as control the amount of air conditioning you need inside that building.
106
348595
5567
en kunnen regelen hoeveel airco
je binnen nodig hebt.
je binnen nodig hebt.
06:10
I'm also looking at trying to develop some building components for the market,
107
354162
3389
Ik bekijk ook de ontwikkeling
van bouwcomponenten voor de markt.
van bouwcomponenten voor de markt.
06:13
and so here you see a pretty typical
108
357551
2489
Hier zie je een typisch
06:15
double-glazed window panel, and in that panel,
109
360040
4731
dubbel beglaasd raam.
06:20
between those two pieces of glass, that double-glazing,
110
364771
2927
Tussen die twee stukken glas
06:23
I'm trying to work on making
111
367698
2177
probeer ik
06:25
a thermo-bimetal pattern system
112
369875
2069
een thermo-bimetaalpatroon te stoppen,
06:27
so that when the sun hits that outside layer
113
371944
2672
zodat als de zon op de buitenlaag valt
06:30
and heats that interior cavity, that thermo-bimetal
114
374616
4644
en de interne holte verwarmt,
dat thermo-bimetaal
dat thermo-bimetaal
06:35
will begin to curl, and what actually will happen then
115
379260
2776
gaat krullen, waardoor het
06:37
is it'll start to block out the sun
116
382036
2303
de zon zal weren
06:40
in certain areas of the building,
117
384339
1874
in bepaalde stukken van het gebouw,
06:42
and totally, if necessary.
118
386213
1941
en helemaal, als het nodig is.
06:44
And so you can imagine, even in this application, that
119
388154
2508
Je kan je voorstellen, ook bij deze toepassing,
06:46
in a high-rise building where the panel systems go
120
390662
2677
dat in een hoogbouw met paneelsystemen
06:49
from floor to floor up to 30, 40 floors, the entire surface
121
393339
4767
op elke verdieping, 30, 40 verdiepingen hoog,
de hele oppervlakte
de hele oppervlakte
06:54
could be differentiated at different times of day
122
398106
2190
op verschillende momenten van de dag
06:56
depending on how that sun moves across and hits that surface.
123
400296
5459
anders kan zijn,
afhankelijk van hoe de zon erop valt.
afhankelijk van hoe de zon erop valt.
07:01
And these are some later studies that I'm working on
124
405755
2819
Ik werk ook aan verder onderzoek,
07:04
right now that are on the boards, where you can see,
125
408574
2264
nu, op de studeertafel,
07:06
in the bottom right-hand corner, with the red, it's actually
126
410838
3341
zie je, rechtsonder, in het rood,
07:10
smaller pieces of thermometal, and it's actually going to,
127
414179
2278
kleinere stukjes thermometaal
07:12
we're trying to make it move like cilia or eyelashes.
128
416457
5246
die we willen laten bewegen
als oogleden.
als oogleden.
07:17
This last project is also of components.
129
421703
2482
Dit laatste project gaat ook om componenten.
07:20
The influence -- and if you have noticed, one of my
130
424185
3857
Je ziet het, één van mijn invloedssferen
07:23
spheres of influence is biology -- is from a grasshopper.
131
428042
3576
is de biologie -- dit komt van de sprinkhaan.
07:27
And grasshoppers have a different kind of breathing system.
132
431618
2607
Sprinkhanen ademen anders.
07:30
They breathe through holes in their sides called spiracles,
133
434225
3402
Ze ademen door gaten in hun zij,
zogenaamde tracheeën.
zogenaamde tracheeën.
07:33
and they bring the air through and it moves through their system to cool them down,
134
437627
3490
Ze halen lucht binnen
die door hun systeem gaat en hen afkoelt.
die door hun systeem gaat en hen afkoelt.
07:37
and so in this project, I'm trying to look at how we can
135
441117
3382
In dit project bekijk ik
07:40
consider that in architecture too, how we can bring
136
444499
2182
hoe we dat ook in de architectuur kunnen doen,
07:42
air through holes in the sides of a building.
137
446681
2666
lucht binnenhalen door gaten
in de zijkant van een gebouw.
in de zijkant van een gebouw.
07:45
And so you see here some early studies of blocks,
138
449347
2973
Hier zie je wat vroege studies van blokken
07:48
where those holes are actually coming through,
139
452320
2513
waar die gaten erdoor komen.
07:50
and this is before the thermo-bimetal is applied,
140
454833
3720
Dit is voor we het thermo-bimetaal aanbrengen,
07:54
and this is after the bimetal is applied. Sorry, it's a little
141
458553
2699
en dit is erna.
07:57
hard to see, but on the surfaces, you can see these red arrows.
142
461252
3208
Het is moeilijk te zien,
maar je ziet rode pijltjes op de oppervlakte.
maar je ziet rode pijltjes op de oppervlakte.
08:00
On the left, it's when it's cold and the thermo-bimetal
143
464460
3178
Links is het koud en is het thermo-bimetaal
08:03
is flat so it will constrict air from passing through the blocks,
144
467638
3602
vlak zodat het lucht zal beletten
om door de blokken te gaan.
om door de blokken te gaan.
08:07
and on the right, the thermo-bimetal curls
145
471240
2040
Rechts krult het thermo-bimetaal
08:09
and allows that air to pass through, so those are two different
146
473280
3546
en laat het lucht door.
Dit zijn de twee componenten waar ik aan werk.
Dit zijn de twee componenten waar ik aan werk.
08:12
components that I'm working on, and again,
147
476826
1816
en laat het lucht door.
Dit zijn de twee componenten waar ik aan werk.
Dit zijn de twee componenten waar ik aan werk.
08:14
it's a completely different thing, because you can imagine
148
478642
2312
Dit is helemaal anders,
08:16
that air could potentially be coming through the walls
149
480954
2727
want de lucht zou door de muren kunnen komen
08:19
instead of opening windows.
150
483681
2881
in plaats van dat je het raam opendoet.
08:22
So I want to leave you with one last impression about
151
486562
2688
Tot slot een laatste impressie
08:25
the project, or this kind of work and using smart materials.
152
489250
4380
van het project, het werk
met slimme materialen.
met slimme materialen.
08:29
When you're tired of opening and closing those blinds
153
493630
3180
Als je het beu bent
om stores open en dicht te doen,
om stores open en dicht te doen,
08:32
day after day, when you're on vacation
154
496810
2993
elke dag weer,
als je met vakantie bent
als je met vakantie bent
08:35
and there's no one there on the weekends to be turning off and on the controls,
155
499803
4039
en er in het weekend niemand is
om één en ander te regelen,
om één en ander te regelen,
08:39
or when there's a power outage, and you have
156
503842
2355
of als er een elektriciteitspanne is
08:42
no electricity to rely on, these thermo-bimetals
157
506197
3021
en je niet op elektriciteit kan vertrouwen,
zal dit thermo-bimetaal
zal dit thermo-bimetaal
08:45
will still be working tirelessly, efficiently
158
509218
3998
blijven werken, onvermoeibaar, efficiënt
08:49
and endlessly. Thank you. (Applause)
159
513216
3306
en eindeloos. Dankuwel. (Applaus)
08:52
(Applause)
160
516522
2792
(Applaus)
ABOUT THE SPEAKER
Doris Kim Sung - ArchitectDoris Kim Sung is a biology student turned architect interested in thermo-bimetals, smart materials that respond dynamically to temperature change.
Why you should listen
Architect Doris Kim Sung asks: Why can't building materials be more adaptable? Why can't they function more like clothing, or even human skin? Having studied biology at Princeton University intending to go to medical school, Sung applies principles of biology to her work as an assistant professor of architecture at the University of Southern California. She explores architecture as an extension of the body, challenging the notion that buildings ought to be static and climate-controlled. Rather, they should be able to adapt to their environment through self-ventilation. In November 2011, Sung exhibited her art installation "Bloom" in Silver Lake, Los Angeles. The installation is 20 feet tall and made with 14,000 completely unique pieces of thermo-bimetal, a smart material made of two different metals laminated together. This metal is dynamic and responsive, curling as air temperatures rise, resulting in a beautiful sculpture that breathes.
Doris Kim Sung | Speaker | TED.com