TEDxUSC
Doris Kim Sung: Metal that breathes
Doris Kim Sung: Il metallo che respira
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Gli edifici moderni con finestre dal pavimento al soffitto offrono viste spettacolari, ma richiedono molta energia per raffreddarsi. Doris Kim Sung lavora con bi-metalli termici, materiali intelligenti che agiscono più come la pelle umana, in modo dinamico e sensibile, e possono riparare una stanza dal sole e ventilarsi da soli.
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
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00:16
I was one of those kids that, every time I got in the car,
0
737
3351
Io ero di quelle ragazzine che,
ogni volta che salivano in macchina,
ogni volta che salivano in macchina,
00:19
I basically had to roll down the window.
1
4088
2943
dovevano abbassare il finestrino.
00:22
It was usually too hot, too stuffy or just too smelly,
2
7031
4212
Di solito era troppo calda, troppo soffocante
o semplicemente troppo puzzolente,
o semplicemente troppo puzzolente,
00:27
and my father would not let us use the air conditioner.
3
11243
2354
e mio padre non ci lasciava usare l'aria condizionata.
00:29
He said that it would overheat the engine.
4
13597
2757
Diceva che poteva surriscaldare il motore.
00:32
And you might remember, some of you,
5
16354
1648
E forse qualcuno di voi ricorda
00:33
how the cars were back then, and it was
6
18002
1900
come erano le macchine allora,
00:35
a common problem of overheating.
7
19902
2366
quando il surriscaldamento era un problema frequente.
00:38
But it was also the signal that capped the use,
8
22268
4020
Ma c'era anche il segnale che indicava il limite di uso,
00:42
or overuse, of energy-consuming devices.
9
26288
4422
o l'uso eccessivo di dispositivi che consumano energia.
00:46
Things have changed now. We have cars that we take across country.
10
30710
3039
Ora le cose sono cambiate.
Guidiamo le nostre auto attraverso il paese.
Guidiamo le nostre auto attraverso il paese.
00:49
We blast the air conditioning the entire way,
11
33749
3161
Usiamo l'aria condizionata per tutta la strada
00:52
and we never experience overheating.
12
36910
1576
e non abbiamo mai problemi di surriscaldamento.
00:54
So there's no more signal for us to tell us to stop.
13
38486
2987
Quindi non c'è più un segnale che indica di fermarsi.
00:57
Great, right? Well, we have similar problems in buildings.
14
41473
5618
Fantastico, no?
Bene, abbiamo problemi simili negli edifici.
Bene, abbiamo problemi simili negli edifici.
01:02
In the past, before air conditioning, we had thick walls.
15
47091
3466
In passato, prima dell'aria condizionata,
avevamo muri spessi.
avevamo muri spessi.
01:06
The thick walls are great for insulation. It keeps the interior
16
50557
2679
I muri spessi sono ottimi per l'isolamento.
01:09
very cool during the summertime, and warm during the wintertime,
17
53236
3518
Mantengono l'interno molto fresco d'estate
e caldo d'inverno,
e caldo d'inverno,
01:12
and the small windows were also very good because
18
56754
2400
e anche le finestre piccole erano molto efficaci
01:15
it limited the amount of temperature transfer
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59154
2591
perché regolavano la temperatura
01:17
between the interior and exterior.
20
61745
2467
tra l'interno e l'esterno.
01:20
Then in about the 1930s, with the advent of plate glass,
21
64212
3872
Poi, intorno agli anni '30,
con l'avvento del vetro industriale,
con l'avvento del vetro industriale,
01:23
rolled steel and mass production, we were able
22
68084
3396
l'acciaio laminato e la produzione di massa,
siamo riusciti a fare
siamo riusciti a fare
01:27
to make floor-to-ceiling windows and unobstructed views,
23
71480
3450
finestre dal pavimento al soffitto
e avere stupende vedute,
e avere stupende vedute,
01:30
and with that came the irreversible reliance on
24
74930
3726
e con questo è arrivata la dipendenza irreversibile
01:34
mechanical air conditioning to cool our solar-heated spaces.
25
78656
6581
dai sistemi di climatizzazione
per raffreddare gli spazi riscaldati dal sole.
per raffreddare gli spazi riscaldati dal sole.
01:41
Over time, the buildings got taller and bigger,
26
85237
3104
Col tempo, gli edifici si son fatti sempre più alti e grandi,
01:44
our engineering even better, so that the mechanical systems
27
88341
2641
la nostra ingegneria ancora meglio,
in modo che i sistemi meccanici diventassero enormi.
in modo che i sistemi meccanici diventassero enormi.
01:46
were massive. They require a huge amount of energy.
28
90982
3874
Questi richiedono un sacco di energia.
01:50
They give off a lot of heat into the atmosphere,
29
94856
2759
Rilasciano un sacco di calore nell'atmosfera
01:53
and for some of you may understand the heat island effect
30
97615
3200
che crea l'effetto isola di calore
che forse qualcuno di voi conosce,
che forse qualcuno di voi conosce,
01:56
in cities, where the urban areas are much more warm
31
100815
3510
in cui le aree urbane cittadine sono molto più calde
02:00
than the adjacent rural areas,
32
104325
2950
rispetto alle aree rurali circostanti.
02:03
but we also have problems that, when we lose power,
33
107275
3254
Un altro problema che abbiamo è che
quando l'elettricità va via
quando l'elettricità va via
02:06
we can't open a window here, and so
34
110529
2761
non si può aprire una finestra
02:09
the buildings are uninhabitable and have to be made vacant
35
113290
2814
e quindi gli edifici sono inabitabili
e devono essere evacuati
e devono essere evacuati
02:12
until that air conditioning system can start up again.
36
116104
3648
finché il sistema di climatizzazione possa ripartire.
02:15
Even worse, with our intention of trying to make buildings
37
119752
4055
Ancora peggio, l'idea di costruire edifici
02:19
move towards a net-zero energy state, we can't do it
38
123807
4985
ad energia zero non può funzionare
02:24
just by making mechanical systems more and more efficient.
39
128792
2367
soltanto realizzando sistemi meccanici più efficienti.
02:27
We need to look for something else, and we've gotten ourselves a little bit into a rut.
40
131159
3778
Bisogna cercare qualcos'altro e non fermarci lì.
02:30
So what do we do here? How do we pull ourselves and dig us
41
134937
4251
Quindi, cosa facciamo adesso?
Come uscire da questo fosso
Come uscire da questo fosso
02:35
out of this hole that we've dug?
42
139188
2851
in cui ci siamo infilati?
02:37
If we look at biology, and many of you probably don't know,
43
142039
2909
Se osserviamo la biologia,
e molti di voi probabilmente non sanno
e molti di voi probabilmente non sanno
02:40
I was a biology major before I went into architecture,
44
144948
3656
che ho studiato biologia prima di entrare in architettura,
02:44
the human skin is the organ that naturally regulates
45
148604
4389
la pelle umana è l'organo che regola naturalmente
02:48
the temperature in the body, and it's a fantastic thing.
46
152993
3436
la temperatura del corpo. Una cosa fantastica.
02:52
That's the first line of defense for the body.
47
156429
2615
Questa è la prima linea di difesa del corpo.
02:54
It has pores, it has sweat glands, it has all these things
48
159044
3209
Ha pori, ghiandole sudorifere,
ha tutte queste cose
ha tutte queste cose
02:58
that work together very dynamically and very efficiently,
49
162253
3418
che lavorano insieme in modo dinamico ed efficiente.
03:01
and so what I propose is that our building skins
50
165671
2504
Secondo me la pelle dei nostri edifici
03:04
should be more similar to human skin,
51
168175
3649
dovrebbe essere più simile alla pelle umana
03:07
and by doing so can be much more dynamic, responsive
52
171824
4112
e quindi essere più dinamica,
03:11
and differentiated, depending on where it is.
53
175936
3256
reattiva e differenziata, a seconda di dove si trova.
03:15
And this gets me back to my research.
54
179192
1933
Questo mi riporta alla mia ricerca.
03:17
What I proposed first doing is looking at a different material palette to do that.
55
181125
5310
Per farlo ho proposto di esaminare
le diverse gamme di materiali.
le diverse gamme di materiali.
03:22
I presently, or currently, work with smart materials,
56
186435
2911
Attualmente, o almeno per ora,
lavoro con materiali intelligenti
lavoro con materiali intelligenti
03:25
and a smart thermo-bimetal.
57
189346
1719
e un bimetallo termico intelligente.
03:26
First of all, I guess we call it smart because it requires
58
191065
2912
Prima di tutto, credo che lo chiamiamo intelligente
03:29
no controls and it requires no energy,
59
193977
2730
perché non richiede controlli né impianti elettrici,
03:32
and that's a very big deal for architecture.
60
196707
2663
cosa molto importante per l'architettura.
03:35
What it is, it's a lamination of two different metals together.
61
199370
2814
Si tratta di due metalli diversi laminati insieme.
03:38
You can see that here by the different reflection on this side.
62
202184
3874
Lo si può vedere qui
dalla diversa riflessione su questo lato.
dalla diversa riflessione su questo lato.
03:41
And because it has two different coefficients of expansion,
63
206058
3475
E siccome hanno due coefficienti di dilatazione diversi,
03:45
when heated, one side will expand faster than the other
64
209533
3297
quando vengono riscaldati,
un lato si dilaterà più rapidamente dell'altro
un lato si dilaterà più rapidamente dell'altro
03:48
and result in a curling action.
65
212830
3537
e finisce per arricciarsi.
03:52
So in early prototypes I built these surfaces to try to see
66
216367
3706
Nei primi prototipi ho costruito
queste superfici per cercare di vedere
queste superfici per cercare di vedere
03:55
how the curl would react to temperature and possibly allow
67
220073
4193
come reagiva l'arricciatura
alla temperatura per, eventualmente,
alla temperatura per, eventualmente,
04:00
air to ventilate through the system,
68
224266
3105
permettere all'aria di circolare attraverso il sistema.
04:03
and in other prototypes did surfaces where the multiplicity
69
227371
3229
In altri prototipi, ho fatto superfici in cui la molteplicità
04:06
of having these strips together can try to make
70
230600
2481
dell'avere queste strisce insieme può causare
04:08
bigger movement happen when also heated,
71
233081
4074
maggior movimento anche in caso di riscaldamento.
04:13
and currently have this installation at the Materials & Applications gallery
72
237155
4064
Abbiamo questa installazione esposta
alla Galleria dei Materiali e delle Applicazioni
alla Galleria dei Materiali e delle Applicazioni
04:17
in Silver Lake, close by, and it's there until August, if you want to see it.
73
241219
3486
qui vicino, a Silver Lake, ed è lì fino ad agosto,
se volete andare a vederla.
se volete andare a vederla.
04:20
It's called "Bloom," and the surface is made completely
74
244705
2898
Si chiama "Bloom", e la sua superficie
è composta interamente
è composta interamente
04:23
out of thermo-bimetal, and its intention is to make this canopy
75
247603
4040
da bimetallo termico e il suo scopo
è creare questo baldacchino
è creare questo baldacchino
04:27
that does two things. One, it's a sun-shading device, so that
76
251643
3817
che fa due cose:
è un dispositivo che crea ombra,
è un dispositivo che crea ombra,
04:31
when the sun hits the surface, it constricts the amount of sun passing through,
77
255460
4010
in modo che quando il sole colpisce la superficie
limita la quantità di luce che passa;
limita la quantità di luce che passa;
04:35
and in other areas, it's a ventilating system,
78
259470
3369
è un sistema di ventilazione,
04:38
so that hot, trapped air underneath can actually
79
262839
2153
in modo che l'aria calda intrappolata sotto
04:40
move through and out when necessary.
80
264992
3878
possa effettivamente uscire quando necessario.
04:44
You can see here in this time-lapse video that the sun,
81
268870
4131
In questo filmato time-lapse potete vedere
04:48
as it moves across the surface, as well as the shade,
82
273001
2746
che mentre il sole e l'ombra passano
attraverso la superficie,
attraverso la superficie,
04:51
each of the tiles moves individually.
83
275747
2476
ogni elemento si muove singolarmente.
04:54
Keep in mind, with the digital technology that we have today,
84
278223
2512
Tenete presente che con la tecnologia digitale
che abbiamo oggi,
che abbiamo oggi,
04:56
this thing was made out of about 14,000 pieces
85
280735
3013
questo oggetto è composto da 14.000 pezzi
04:59
and there's no two pieces alike at all. Every single one is different.
86
283748
4729
di cui non c'è ne uno uguale all'altro.
Ogni pezzo è diverso.
Ogni pezzo è diverso.
05:04
And the great thing with that is the fact that we can calibrate
87
288477
2512
La cosa bella di questo
è il fatto che ogni pezzo
è il fatto che ogni pezzo
05:06
each one to be very, very specific to its location,
88
290989
3999
può essere calibrato specificamente
in base alla sua posizione,
in base alla sua posizione,
05:10
to the angle of the sun, and also how the thing actually curls.
89
294988
4946
all'angolo del sole e anche alla forma che assume.
05:15
So this kind of proof of concept project
90
299934
2806
Questo tipo di progetto sperimentale
05:18
has a lot of implications
91
302740
1964
ha molte implicazioni
05:20
to actual future application in architecture,
92
304704
3700
per future applicazioni in architettura.
05:24
and in this case, here you see a house,
93
308404
2505
In questo caso, vedete una casa
05:26
that's for a developer in China,
94
310909
2433
per uno sviluppatore, in Cina.
05:29
and it's actually a four-story glass box.
95
313342
2744
In realtà è una scatola di vetro di quattro piani.
05:31
It's still with that glass box because we still want that visual access,
96
316086
3837
È ancora una scatola di vetro
perché vogliamo l'accesso visivo,
perché vogliamo l'accesso visivo,
05:35
but now it's sheathed with this thermo-bimetal layer,
97
319923
3882
ma ora è rivestita con questo strato termico di bimetallo.
05:39
it's a screen that goes around it, and that layer can actually
98
323805
2465
È uno schermo che va intorno alla casa
e questo strato si può
e questo strato si può
05:42
open and close as that sun moves around on that surface.
99
326270
4028
aprire e chiudere in base al movimento
del sole sulla superficie.
del sole sulla superficie.
05:46
In addition to that, it can also screen areas for privacy,
100
330298
4562
Oltre a questo, può anche
separare aree per la privacy,
separare aree per la privacy,
05:50
so that it can differentiate from some of the public areas
101
334860
2296
in modo da differenziarle da alcune aree pubbliche
05:53
in the space during different times of day.
102
337156
2592
in momenti diversi della giornata.
05:55
And what it basically implies is that, in houses now,
103
339748
3263
In pratica, questo implica che oggi nelle case
05:58
we don't need drapes or shutters or blinds anymore
104
343011
3417
non ci sia più bisogno di tende, tapparelle o persiane
06:02
because we can sheath the building with these things,
105
346428
2167
perché possiamo rivestire l'edificio con queste cose
06:04
as well as control the amount of air conditioning you need inside that building.
106
348595
5567
e controllare la quantità di aria condizionata
necessaria al suo interno.
necessaria al suo interno.
06:10
I'm also looking at trying to develop some building components for the market,
107
354162
3389
Sto anche cercando di sviluppare
alcuni componenti di costruzione per il mercato.
alcuni componenti di costruzione per il mercato.
06:13
and so here you see a pretty typical
108
357551
2489
Qui vedete una classica finestra
06:15
double-glazed window panel, and in that panel,
109
360040
4731
a doppi vetri e, in quel pannello,
06:20
between those two pieces of glass, that double-glazing,
110
364771
2927
tra le due lastre di vetro - i vetri doppi -
06:23
I'm trying to work on making
111
367698
2177
sto cercando di realizzare
06:25
a thermo-bimetal pattern system
112
369875
2069
un sistema termico bimetallico,
06:27
so that when the sun hits that outside layer
113
371944
2672
così che quando il sole colpisce lo strato esterno
06:30
and heats that interior cavity, that thermo-bimetal
114
374616
4644
e riscalda la cavità interna, la lega bimetallica
06:35
will begin to curl, and what actually will happen then
115
379260
2776
comincerà ad arricciarsi e poi inizierà a bloccare
06:37
is it'll start to block out the sun
116
382036
2303
i raggi del sole
06:40
in certain areas of the building,
117
384339
1874
in determinate aree dell'edificio
06:42
and totally, if necessary.
118
386213
1941
e, se necessario, ovunque.
06:44
And so you can imagine, even in this application, that
119
388154
2508
Immaginate questo prototipo applicabile
06:46
in a high-rise building where the panel systems go
120
390662
2677
anche a un grattacielo dove gli impianti a pannelli
06:49
from floor to floor up to 30, 40 floors, the entire surface
121
393339
4767
vanno da un piano all'altro fino a 30, 40 piani,
tutta la superficie potrebbe
tutta la superficie potrebbe
06:54
could be differentiated at different times of day
122
398106
2190
modificare la propria forma
in diversi momenti della giornata
in diversi momenti della giornata
06:56
depending on how that sun moves across and hits that surface.
123
400296
5459
a seconda dell'intensità dei raggi del sole sulla superficie.
07:01
And these are some later studies that I'm working on
124
405755
2819
Questi che vedete qui sono alcuni progetti futuri
07:04
right now that are on the boards, where you can see,
125
408574
2264
su cui sto lavorando, dove potete vedere,
07:06
in the bottom right-hand corner, with the red, it's actually
126
410838
3341
in basso a destra, che quello rosso è composto
07:10
smaller pieces of thermometal, and it's actually going to,
127
414179
2278
da pezzi più piccoli di bimetallo termico,
07:12
we're trying to make it move like cilia or eyelashes.
128
416457
5246
che vogliamo che compia lo stesso
movimento delle ciglia.
movimento delle ciglia.
07:17
This last project is also of components.
129
421703
2482
L'ultimo progetto riguarda anche i componenti.
07:20
The influence -- and if you have noticed, one of my
130
424185
3857
L'ispirazione - e se avete notato, una delle mie aree
07:23
spheres of influence is biology -- is from a grasshopper.
131
428042
3576
di influenza è la biologia - viene dalle cavallette.
07:27
And grasshoppers have a different kind of breathing system.
132
431618
2607
Le cavallette hanno un sistema respiratorio diverso.
07:30
They breathe through holes in their sides called spiracles,
133
434225
3402
Respirano attraverso piccoli fori laterali, detti stigmi,
07:33
and they bring the air through and it moves through their system to cool them down,
134
437627
3490
che portano l'aria che passa
attraverso il loro corpo e le raffredda.
attraverso il loro corpo e le raffredda.
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and so in this project, I'm trying to look at how we can
135
441117
3382
Quindi, in questo progetto,
sto cercando di vedere come potremmo
sto cercando di vedere come potremmo
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consider that in architecture too, how we can bring
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444499
2182
considerare questo in architettura, come portare aria
07:42
air through holes in the sides of a building.
137
446681
2666
attraverso dei fori nelle pareti degli edifici.
07:45
And so you see here some early studies of blocks,
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449347
2973
Ecco alcuni dei primi studi di blocchi
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where those holes are actually coming through,
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2513
in cui vi sono dei fori che li attraversano.
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and this is before the thermo-bimetal is applied,
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3720
Questo è prima di installare il bimetallo termico,
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and this is after the bimetal is applied. Sorry, it's a little
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458553
2699
e questo dopo l'installazione.
Scusate, è un po' difficile da vedere,
Scusate, è un po' difficile da vedere,
07:57
hard to see, but on the surfaces, you can see these red arrows.
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461252
3208
ma sulle superfici, si possono osservare
queste frecce rosse.
queste frecce rosse.
08:00
On the left, it's when it's cold and the thermo-bimetal
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464460
3178
A sinistra, è quando fa freddo: il bimetallo termico
08:03
is flat so it will constrict air from passing through the blocks,
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467638
3602
è piatto e limita così il passaggio
d'aria attraverso i blocchi.
d'aria attraverso i blocchi.
08:07
and on the right, the thermo-bimetal curls
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471240
2040
A destra, il bimetallo termico si arriccia
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and allows that air to pass through, so those are two different
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473280
3546
e permette all'aria di passare.
Questi sono due componenti diversi
Questi sono due componenti diversi
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components that I'm working on, and again,
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476826
1816
su cui sto lavorando, e ancora,
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it's a completely different thing, because you can imagine
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478642
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è una cosa completamente diversa,
perché potete immaginare
perché potete immaginare
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that air could potentially be coming through the walls
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480954
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che l'aria potrebbe potenzialmente arrivare dai muri
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instead of opening windows.
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483681
2881
invece di aprire le finestre.
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So I want to leave you with one last impression about
151
486562
2688
Quindi voglio lasciarvi con un'ultima impressione
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the project, or this kind of work and using smart materials.
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489250
4380
sul progetto, su questo tipo di lavoro
e l'uso di materiali intelligenti.
e l'uso di materiali intelligenti.
08:29
When you're tired of opening and closing those blinds
153
493630
3180
Quando siete stanchi di aprire e chiudere le persiane
08:32
day after day, when you're on vacation
154
496810
2993
ogni giorno, quando siete in vacanza
08:35
and there's no one there on the weekends to be turning off and on the controls,
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4039
e non c'è nessuno lì nel weekend
che accenda e spenga gli apparecchi,
che accenda e spenga gli apparecchi,
08:39
or when there's a power outage, and you have
156
503842
2355
o quando c'è un'interruzione di corrente
08:42
no electricity to rely on, these thermo-bimetals
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e rimanete senza elettricità,
questi bimetalli termici
questi bimetalli termici
08:45
will still be working tirelessly, efficiently
158
509218
3998
continueranno a lavorare senza sosta, in modo efficiente
08:49
and endlessly. Thank you. (Applause)
159
513216
3306
e per sempre. Grazie. (Applausi)
08:52
(Applause)
160
516522
2792
(Applausi)
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