TEDxUSC
Doris Kim Sung: Metal that breathes
Doris Kim Sung: O metal que respira
Filmed:
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Os edifícios modernos com janelas panorâmicas de chão ao teto proporcionam vistas espetaculares, mas exigem muita energia para refrescar. Doris Kim Sung trabalha com placas térmicas bimetálicas, materiais inteligentes que se assemelham à pele humana, de forma dinâmica e responsiva, podendo proteger um quarto da luz do sol e de se autoventilar.
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
Eu era uma daquelas crianças que, sempre
que entrava no carro,
que entrava no carro,
00:19
I basically had to roll down the window.
1
4088
2943
basicamente, tinha de abrir a janela.
00:22
It was usually too hot, too stuffy or just too smelly,
2
7031
4212
Normalmente tinha muito calor, o ar era irrespirável
ou cheirava muito mal.
ou cheirava muito mal.
00:27
and my father would not let us use the air conditioner.
3
11243
2354
e o meu pai não nos deixava ligar o ar condicionado.
00:29
He said that it would overheat the engine.
4
13597
2757
Ele dizia que iria sobreaquecer o motor.
00:32
And you might remember, some of you,
5
16354
1648
Alguns de vocês talvez se lembrem
00:33
how the cars were back then, and it was
6
18002
1900
de como eram os carros naquela época,
00:35
a common problem of overheating.
7
19902
2366
quando o sobreaquecimento era
um problema comum.
um problema comum.
00:38
But it was also the signal that capped the use,
8
22268
4020
No entanto, a luz do sobreaquecimento
limitava o uso,
limitava o uso,
00:42
or overuse, of energy-consuming devices.
9
26288
4422
ou o uso excessivo de dispositivos de
consumo de energia.
consumo de energia.
00:46
Things have changed now. We have cars that we take across country.
10
30710
3039
As coisas mudaram. Temos carros com
os quais atravessamos o país.
os quais atravessamos o país.
00:49
We blast the air conditioning the entire way,
11
33749
3161
Usamos e abusamos do ar condicionado
durante todo o caminho,
durante todo o caminho,
00:52
and we never experience overheating.
12
36910
1576
e nunca temos problemas com o sobreaquecimento.
00:54
So there's no more signal for us to tell us to stop.
13
38486
2987
Portanto, não existe mais nenhuma luz
que nos diga para parar.
que nos diga para parar.
00:57
Great, right? Well, we have similar problems in buildings.
14
41473
5618
Ótimo, não é? Bem, nós temos problemas
semelhantes em edifícios.
semelhantes em edifícios.
01:02
In the past, before air conditioning, we had thick walls.
15
47091
3466
No passado, antes do ar condicionado,
tínhamos paredes espessas.
tínhamos paredes espessas.
01:06
The thick walls are great for insulation. It keeps the interior
16
50557
2679
As paredes espessas são ótimas para o isolamento.
Isso mantém o interior
Isso mantém o interior
01:09
very cool during the summertime, and warm during the wintertime,
17
53236
3518
muito fresco durante o verão e quente
durante o inverno.
durante o inverno.
01:12
and the small windows were also very good because
18
56754
2400
As janelas pequenas também eram
muito boas porque
muito boas porque
01:15
it limited the amount of temperature transfer
19
59154
2591
limitavam a quantidade de transferência
de temperatura
de temperatura
01:17
between the interior and exterior.
20
61745
2467
entre o interior e o exterior.
01:20
Then in about the 1930s, with the advent of plate glass,
21
64212
3872
Nos anos 30, com o advento da placa de vidro,
01:23
rolled steel and mass production, we were able
22
68084
3396
do aço laminado e da produção
em massa, pudemos
em massa, pudemos
01:27
to make floor-to-ceiling windows and unobstructed views,
23
71480
3450
criar janelas de chão ao teto e desobstruir vistas,
01:30
and with that came the irreversible reliance on
24
74930
3726
e com isto, veio a dependência irreversível do
01:34
mechanical air conditioning to cool our solar-heated spaces.
25
78656
6581
ar condicionado mecânico para refrescar
os espaços aquecidos pelo sol.
os espaços aquecidos pelo sol.
01:41
Over time, the buildings got taller and bigger,
26
85237
3104
Com o tempo, os edifícios tornaram-se
mais altos e maiores,
mais altos e maiores,
01:44
our engineering even better, so that the mechanical systems
27
88341
2641
a nossa engenharia ficou ainda melhor.
Portanto, os sistemas mecânicos
Portanto, os sistemas mecânicos
01:46
were massive. They require a huge amount of energy.
28
90982
3874
eram enormes. Requeriam uma quantidade
imensa de energia.
imensa de energia.
01:50
They give off a lot of heat into the atmosphere,
29
94856
2759
Emitiam muito calor para a atmosfera,
01:53
and for some of you may understand the heat island effect
30
97615
3200
e alguns de vocês possivelmente entenderão
o efeito "ilha de calor"
o efeito "ilha de calor"
01:56
in cities, where the urban areas are much more warm
31
100815
3510
nas cidades, onde as áreas urbanas são
muito mais quentes
muito mais quentes
02:00
than the adjacent rural areas,
32
104325
2950
do que as áreas rurais adjacentes.
02:03
but we also have problems that, when we lose power,
33
107275
3254
Mas também temos problemas como,
quando não há energia,
quando não há energia,
02:06
we can't open a window here, and so
34
110529
2761
não é possível abrir uma janela, e assim,
02:09
the buildings are uninhabitable and have to be made vacant
35
113290
2814
os edifícios ficam inabitáveis e têm de ser evacuados
02:12
until that air conditioning system can start up again.
36
116104
3648
até que aquele sistema de ar condicionado reinicie.
02:15
Even worse, with our intention of trying to make buildings
37
119752
4055
Pior ainda, com a nossa intenção de tentar
fazer com que os edifícios
fazer com que os edifícios
02:19
move towards a net-zero energy state, we can't do it
38
123807
4985
evoluam, tornando-se independentes em termos de
energia, nós não o conseguimos fazer
energia, nós não o conseguimos fazer
02:24
just by making mechanical systems more and more efficient.
39
128792
2367
só por tornarmos os sistemas mecânicos
cada vez mais eficientes.
cada vez mais eficientes.
02:27
We need to look for something else, and we've gotten ourselves a little bit into a rut.
40
131159
3778
Nós precisamos de procurar algo mais, mas
estamos um pouco presos a uma rotina.
estamos um pouco presos a uma rotina.
02:30
So what do we do here? How do we pull ourselves and dig us
41
134937
4251
O que fazemos agora? Como saímos
02:35
out of this hole that we've dug?
42
139188
2851
deste buraco em que nos encontramos?
02:37
If we look at biology, and many of you probably don't know,
43
142039
2909
Se observarmos a biologia, provavelmente
muitos de vocês não sabem,
muitos de vocês não sabem,
02:40
I was a biology major before I went into architecture,
44
144948
3656
mas eu estudava biologia antes de seguir
para a a arquitetura,
para a a arquitetura,
02:44
the human skin is the organ that naturally regulates
45
148604
4389
a pele humana é o órgão que regula naturalmente
02:48
the temperature in the body, and it's a fantastic thing.
46
152993
3436
a temperatura do corpo, o que é algo fantástico.
02:52
That's the first line of defense for the body.
47
156429
2615
É a primeira linha de defesa do corpo.
02:54
It has pores, it has sweat glands, it has all these things
48
159044
3209
Tem poros, glândulas sudoríparas,
tem todas estas coisas
tem todas estas coisas
02:58
that work together very dynamically and very efficiently,
49
162253
3418
que funcionam de uma forma muito
dinâmica e eficiente.
dinâmica e eficiente.
03:01
and so what I propose is that our building skins
50
165671
2504
O que proponho é que a "pele" dos nossos edifícios
03:04
should be more similar to human skin,
51
168175
3649
seja mais semelhante à da humana,
03:07
and by doing so can be much more dynamic, responsive
52
171824
4112
e ao fazê-lo, poderemos ser muito mais
dinâmicos, responsivos
dinâmicos, responsivos
03:11
and differentiated, depending on where it is.
53
175936
3256
e diferenciados, dependendo do que se trata.
03:15
And this gets me back to my research.
54
179192
1933
E isso leva-me de volta à minha pesquisa.
03:17
What I proposed first doing is looking at a different material palette to do that.
55
181125
5310
O que eu propus, em primeiro lugar, foi observar
uma gama diferente de materiais para o fazer
uma gama diferente de materiais para o fazer
03:22
I presently, or currently, work with smart materials,
56
186435
2911
Atualmente, trabalho com materiais inteligentes
03:25
and a smart thermo-bimetal.
57
189346
1719
e com uma placa térmica bimetal inteligente.
03:26
First of all, I guess we call it smart because it requires
58
191065
2912
Em primeiro lugar, acho que a podemos chamar
de "inteligente", pois não requer
de "inteligente", pois não requer
03:29
no controls and it requires no energy,
59
193977
2730
controlos nem energia,
03:32
and that's a very big deal for architecture.
60
196707
2663
algo de grande importância para a arquitetura.
03:35
What it is, it's a lamination of two different metals together.
61
199370
2814
Trata-se de laminar dois metais juntos.
03:38
You can see that here by the different reflection on this side.
62
202184
3874
Vocês podem ver isso aqui pelo reflexo
diferente deste lado.
diferente deste lado.
03:41
And because it has two different coefficients of expansion,
63
206058
3475
Por conter dois coeficientes distintos de expansão,
03:45
when heated, one side will expand faster than the other
64
209533
3297
quando aquecido, um dos lados irá expandir
mais rápido do que o outro,
mais rápido do que o outro,
03:48
and result in a curling action.
65
212830
3537
resultando numa curvatura.
03:52
So in early prototypes I built these surfaces to try to see
66
216367
3706
Nos primeiros protótipos, construí essas
superfícies para tentar ver
superfícies para tentar ver
03:55
how the curl would react to temperature and possibly allow
67
220073
4193
como a curvatura reagiria à temperatura e,
possivelmente, permitir
possivelmente, permitir
04:00
air to ventilate through the system,
68
224266
3105
que o ar ventilasse através do sistema.
04:03
and in other prototypes did surfaces where the multiplicity
69
227371
3229
Noutros protótipos, criei superfícies
em que a multiplicidade
em que a multiplicidade
04:06
of having these strips together can try to make
70
230600
2481
destas faixas em conjunto pudessem tentar descrever
04:08
bigger movement happen when also heated,
71
233081
4074
um movimento maior quando também aquecidas.
04:13
and currently have this installation at the Materials & Applications gallery
72
237155
4064
Atualmente, temos este protótipo exposto
na galeria Materials & Aplicattions,
na galeria Materials & Aplicattions,
04:17
in Silver Lake, close by, and it's there until August, if you want to see it.
73
241219
3486
perto de Silver Lake, até agosto, se quiserem ver.
04:20
It's called "Bloom," and the surface is made completely
74
244705
2898
Chama-se "Bloom" e a superfície é feita na totalidade
04:23
out of thermo-bimetal, and its intention is to make this canopy
75
247603
4040
de placa térmica bimetal, cujo propósito é
criar uma cobertura
criar uma cobertura
04:27
that does two things. One, it's a sun-shading device, so that
76
251643
3817
que faça duas coisas: uma delas torna este
dispositivo num de iluminação solar e de sombra.
dispositivo num de iluminação solar e de sombra.
04:31
when the sun hits the surface, it constricts the amount of sun passing through,
77
255460
4010
Quando o sol atinge a sua superfície, constrange
os raios solares que atravessam o dispositivo.
os raios solares que atravessam o dispositivo.
04:35
and in other areas, it's a ventilating system,
78
259470
3369
Noutras áreas, é um sistema de ventilação,
04:38
so that hot, trapped air underneath can actually
79
262839
2153
para que o ar quente preso debaixo possa
04:40
move through and out when necessary.
80
264992
3878
circular através e para fora do dispositivo
quando necessário.
quando necessário.
04:44
You can see here in this time-lapse video that the sun,
81
268870
4131
Vocês podem ver neste vídeo que,
conforme o movimento do sol
conforme o movimento do sol
04:48
as it moves across the surface, as well as the shade,
82
273001
2746
sobre a superfície, assim como a sombra,
04:51
each of the tiles moves individually.
83
275747
2476
cada uma das peças se move individualmente.
04:54
Keep in mind, with the digital technology that we have today,
84
278223
2512
Lembrem-se de que, com a tecnologia digital
que temos hoje,
que temos hoje,
04:56
this thing was made out of about 14,000 pieces
85
280735
3013
isto foi feito com cerca de 14 mil peças,
04:59
and there's no two pieces alike at all. Every single one is different.
86
283748
4729
não havendo duas peças iguais. Cada uma
delas é diferente.
delas é diferente.
05:04
And the great thing with that is the fact that we can calibrate
87
288477
2512
O melhor de tudo é que a calibragem é possível
05:06
each one to be very, very specific to its location,
88
290989
3999
para que cada uma seja muito, muito específica
para a sua posição,
para a sua posição,
05:10
to the angle of the sun, and also how the thing actually curls.
89
294988
4946
para o ângulo do sol e também
como o sistema se curva.
como o sistema se curva.
05:15
So this kind of proof of concept project
90
299934
2806
Este tipo de prova de projeto de conceito
05:18
has a lot of implications
91
302740
1964
resulta numa série de implicações
05:20
to actual future application in architecture,
92
304704
3700
numa futura aplicação em arquitetura,
05:24
and in this case, here you see a house,
93
308404
2505
e, neste caso, vocês podem ver aqui uma casa
05:26
that's for a developer in China,
94
310909
2433
para um promotor na China,
05:29
and it's actually a four-story glass box.
95
313342
2744
que é realmente uma caixa de vidro
de quatro andares.
de quatro andares.
05:31
It's still with that glass box because we still want that visual access,
96
316086
3837
E é ainda com aquela caixa de vidro porque
ainda queremos aquele acesso visual,
ainda queremos aquele acesso visual,
05:35
but now it's sheathed with this thermo-bimetal layer,
97
319923
3882
mas agora está revestida com uma camada
desta placa térmica bimetal.
desta placa térmica bimetal.
05:39
it's a screen that goes around it, and that layer can actually
98
323805
2465
É uma cobertura que reveste tudo e esta camada
pode realmente
pode realmente
05:42
open and close as that sun moves around on that surface.
99
326270
4028
abrir e fechar conforme o movimento do sol
sobre a superfície.
sobre a superfície.
05:46
In addition to that, it can also screen areas for privacy,
100
330298
4562
Além de que também pode analisar
as áreas privadas,
as áreas privadas,
05:50
so that it can differentiate from some of the public areas
101
334860
2296
para que possam ser distinguidas
das áreas públicas
das áreas públicas
05:53
in the space during different times of day.
102
337156
2592
do mesmo espaço durante as
diferentes horas do dia.
diferentes horas do dia.
05:55
And what it basically implies is that, in houses now,
103
339748
3263
Basicamente, isto implica que, em casas
como as dos dias de hoje,
como as dos dias de hoje,
05:58
we don't need drapes or shutters or blinds anymore
104
343011
3417
não precisemos mais de cortinas,
estores ou persianas,
estores ou persianas,
06:02
because we can sheath the building with these things,
105
346428
2167
pois é possível cobrir as construções
com estas coisas.
com estas coisas.
06:04
as well as control the amount of air conditioning you need inside that building.
106
348595
5567
Assim como controlar a quantidade de ar
condicionado necessário dentro daquele edifício.
condicionado necessário dentro daquele edifício.
06:10
I'm also looking at trying to develop some building components for the market,
107
354162
3389
Também estou a tentar desenvolver alguns
componentes de construção para o mercado,
componentes de construção para o mercado,
06:13
and so here you see a pretty typical
108
357551
2489
e aqui podem ver um típico
06:15
double-glazed window panel, and in that panel,
109
360040
4731
painel de janelas de vidro duplo e neste painel,
06:20
between those two pieces of glass, that double-glazing,
110
364771
2927
entre aquelas duas peças que compõem
o vidro duplo,
o vidro duplo,
06:23
I'm trying to work on making
111
367698
2177
estou a tentar criar
06:25
a thermo-bimetal pattern system
112
369875
2069
um sistema de placas térmicas bimetálicas
06:27
so that when the sun hits that outside layer
113
371944
2672
para que quando o sol atingir a camada
externa do vidro
externa do vidro
06:30
and heats that interior cavity, that thermo-bimetal
114
374616
4644
e aquecer a cavidade interior, aquela placa
térmica bimetal
térmica bimetal
06:35
will begin to curl, and what actually will happen then
115
379260
2776
comece a curvar, e o que irá acontecer realmente
06:37
is it'll start to block out the sun
116
382036
2303
é que irá começar a bloquear o sol
06:40
in certain areas of the building,
117
384339
1874
nalgumas áreas do edifício,
06:42
and totally, if necessary.
118
386213
1941
ou em todas, caso seja necessário.
06:44
And so you can imagine, even in this application, that
119
388154
2508
Vocês podem imaginar que, depois de concretizado
06:46
in a high-rise building where the panel systems go
120
390662
2677
num edifício alto onde existissem
sistemas de painéis
sistemas de painéis
06:49
from floor to floor up to 30, 40 floors, the entire surface
121
393339
4767
de piso em piso, até 30 ou 40 andares,
toda a superfície
toda a superfície
06:54
could be differentiated at different times of day
122
398106
2190
poderia ser diferenciada a diferentes horas do dia,
06:56
depending on how that sun moves across and hits that surface.
123
400296
5459
dependendo do movimento do sol e da forma
como atingisse aquela superfície.
como atingisse aquela superfície.
07:01
And these are some later studies that I'm working on
124
405755
2819
Estas são algumas pesquisas mais recentes
em que estou a trabalhar.
em que estou a trabalhar.
07:04
right now that are on the boards, where you can see,
125
408574
2264
Estão agora mesmo a ser apresentadas,
como vocês podem ver,
como vocês podem ver,
07:06
in the bottom right-hand corner, with the red, it's actually
126
410838
3341
no canto inferior direito, a vermelho, são na realidade
07:10
smaller pieces of thermometal, and it's actually going to,
127
414179
2278
peças mais pequenas da placa bimetal e
07:12
we're trying to make it move like cilia or eyelashes.
128
416457
5246
que estamos a tentar fazer com que se movam
como cílios ou pestanas.
como cílios ou pestanas.
07:17
This last project is also of components.
129
421703
2482
Este último projeto também é sobre componentes.
07:20
The influence -- and if you have noticed, one of my
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424185
3857
A influência - e se repararam, uma das minhas
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spheres of influence is biology -- is from a grasshopper.
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428042
3576
maiores influências é a biologia - provém dum gafanhoto.
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And grasshoppers have a different kind of breathing system.
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431618
2607
E os gafanhotos têm um sistema respiratório diferente.
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They breathe through holes in their sides called spiracles,
133
434225
3402
Eles respiram por meio de orifícios laterais
denominados espiráculos,
denominados espiráculos,
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and they bring the air through and it moves through their system to cool them down,
134
437627
3490
trazendo o ar e fazendo-o circular através do
sistema para os refrescar.
sistema para os refrescar.
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and so in this project, I'm trying to look at how we can
135
441117
3382
Neste projeto, estou a tentar ver
como o podemos
como o podemos
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consider that in architecture too, how we can bring
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444499
2182
aplicar na arquitetura, como poderemos
07:42
air through holes in the sides of a building.
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446681
2666
trazer o ar por meio de buracos nas laterais
dum edifício.
dum edifício.
07:45
And so you see here some early studies of blocks,
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449347
2973
Portanto, podem ver aqui alguns primeiros
estudos de blocos
estudos de blocos
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where those holes are actually coming through,
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452320
2513
onde aqueles buracos estão realmente a surgir.
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and this is before the thermo-bimetal is applied,
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3720
Isto é antes da instalação da placa térmica bimetal
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and this is after the bimetal is applied. Sorry, it's a little
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2699
e isto é depois da instalação da placa bimetal.
Desculpem, é um pouco
Desculpem, é um pouco
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hard to see, but on the surfaces, you can see these red arrows.
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461252
3208
difícil de se ver, mas nas superfícies,
reparem nestas setas vermelhas.
reparem nestas setas vermelhas.
08:00
On the left, it's when it's cold and the thermo-bimetal
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464460
3178
No lado esquerdo, mostra quando está frio
e a placa térmica bimetal
e a placa térmica bimetal
08:03
is flat so it will constrict air from passing through the blocks,
144
467638
3602
está plana, resultando na constrição do ar
que está a atravessar os blocos.
que está a atravessar os blocos.
08:07
and on the right, the thermo-bimetal curls
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471240
2040
No lado direito, mostra a placa térmica
bimetal a curvar
bimetal a curvar
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and allows that air to pass through, so those are two different
146
473280
3546
permitindo que o ar passe. Portanto, estes
são dois componentes diferentes
são dois componentes diferentes
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components that I'm working on, and again,
147
476826
1816
em que estou a trabalhar e, novamente,
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it's a completely different thing, because you can imagine
148
478642
2312
é algo completamente diferente, pois,
podem imaginar
podem imaginar
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that air could potentially be coming through the walls
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480954
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que aquele ar poderia potencialmente
atravessar as paredes
atravessar as paredes
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instead of opening windows.
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483681
2881
em vez das janelas abertas.
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So I want to leave you with one last impression about
151
486562
2688
Quero deixar-vos com uma última perceção sobre
08:25
the project, or this kind of work and using smart materials.
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489250
4380
o projeto ou sobre este tipo de trabalho
que usa materiais inteligentes.
que usa materiais inteligentes.
08:29
When you're tired of opening and closing those blinds
153
493630
3180
Quando estiverem cansados de abrir e fechar
aquelas persianas,
aquelas persianas,
08:32
day after day, when you're on vacation
154
496810
2993
dia após dia, quando estiverem de férias,
08:35
and there's no one there on the weekends to be turning off and on the controls,
155
499803
4039
e não houver ninguém aos fim de semana
para ligar e desligar os controlos,
para ligar e desligar os controlos,
08:39
or when there's a power outage, and you have
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503842
2355
ou quando faltar a energia e não tiverem
08:42
no electricity to rely on, these thermo-bimetals
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506197
3021
eletricidade, estas placas térmicas bimetálicas
08:45
will still be working tirelessly, efficiently
158
509218
3998
irão continuar a funcionar incansavelmente,
de forma eficiente
de forma eficiente
08:49
and endlessly. Thank you. (Applause)
159
513216
3306
e infinitamente. Obrigada. (Aplausos)
08:52
(Applause)
160
516522
2792
(Aplausos)
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