Emergence of nanomaterials in architecture and interior architecture and their use in patient rooms in healthcare domain

Abstract

Kuşkusuz, gerek mimarlık, gerekse iç mimarlık alanında önemli bir rol oynayan malzeme unsuru, binaların formu ve işlevsel performansından, çevre ve insan sağlığına kadar sayısız etkiye sebep olmaktadır. Önceki dönemlerde, malzeme basit süreçlerle, kimi zaman binanın fonksiyonun izini sürmüş, formun takipçisi olmuş; kimi zamanda karakteristik özelliklerinin neticesinde, formel dili belirleyen bir unsur olmuştur. Fakat, endüstrileşmeyle birlikte, teknolojik ilerlemeler ve malzeme bilimindeki hızlı gelişmelerin ışığında, mimarlığın ve iç mimarlığın da kabuk değiştirdiği gözlenir. Yoğun değişim ve dönüşüm, bir taraftan kendi terminolojisini (Modern Mimari, Nano-Mimari vb.) yeniden oluştururken; diğer taraftan da vücuda gelmenin kaçınılmaz karşılığı olan sentetik malzemelerin (kompozitler, nanomalzemeler vb.) geliştirilmesine de neden olmuştur. Bu değişim sürecinde, malzeme seçiminin, tasarım sürecinin ilk aşamasından sonuna kadar, gerek tasarımın yaratıcı düşüncesinin geliştirilmesinde, gerek istenen biçim dilinin oluşturulmasında, gerekse ürünün inşasına kadar, hemen hemen her aşamada belirleyici olduğu gözlenir.Öte yandan, günümüzde hızlıca azalmakta olan doğal kaynaklara alternatif olarak gelişen sentetik malzemeler içerisinde, kuşkusuz, geçtiğimiz yüzyıla damgasını vuran, ve aslında daha kapsamlı etkisini 21.Yüzyıl'da yoğun olarak hissettirmesi beklenen nanomalzemelerin, mimarlık ve iç mimarlık disiplininde, malzeme ve mekân etkileşiminde yeni bir boyutu tariflediği izlenir.Geleneksel malzemelere oranla, yüzey temizliği ve hijyen, termal kontrol, su yalıtımı ve rutubet giderici özellikleri ile, yangın vb. olumsuzluklara karşı gösterdikleri dirençle, tasarım-yapım-kullanım maliyetleri açısından daha yüksek bir performans ortaya koyan nanomalzemelerin, özellikle sağlık sektöründe etkin olarak kullanılmaya başladığı bilinmektedir.Bir diğer taraftan tasarım disiplinin içine girmesiyle, tasarımın biçim dilinin de değişimine sebep olduğu izlenen nanomalzemelerin, önerilen bu çalışma kapsamında, geleneksel malzeme kullanımına koşut, kullanım sıklıklarının ortaya konması hedeflenmektedir.Bu çalışma kapsamında, sağlık mekânlarına odaklanılarak, nanomalzemelerin, hastane mekânlarındaki farklı gerekçe ve işlevler çerçevesinde kullanımlarına odaklanılarak, söz konusu malzemelerin kullanım yeri ve sıklığının, özellikle, hasta odalarına odaklanılarak incelenmesi hedeflenmiştir. Dolayısıyla, hasta odalarında kullanılan nanomalzemelerin, hastane iç mekân konfor koşullarına ilişkin temizlik ve hijyen (hasta odaları, ameliyathaneler, laboratuvarlar), ısıl konfor (yalıtım), ışıl konfor (hasta odalarına gelebilecek fazla miktardaki doğal ışığın filtrelenmesi), iç mekân hava kalitesi (kirlilik yaratmama, kanserojen gaz salınımının daha az olması vb.), su ve yangın yalıtımı gibi sergiledikleri farklı davranış özelliklerine göre kullanımlarının irdelenmesi, analizler ve karşılaştırmaları değerlendirmelerle tartışılması amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında, İstanbul'dan üç örnek hastane inceleme için belirlenmiş, ve LİV, Kolan ve Medicana hastanelerinin hasta odalarına odaklanılarak çalışma yürütülmüştür. Daha önce de değinildiği gibi, vaka incelemesi sırasında, hasta odalarındaki nanomalzeme kullanım sıklığı, farklı nanomalzeme karakteristikleri, malzeme kullanımının finansal boyutu gibi tasarım sürecine etki veren önemli baslıklar irdelenmiştir. Bu araştırmanın çıktısı olarak bu tez çalışmasının nihai süreçte; tasarımlarında nanomalzeme kullanacak iç mimarlara rehber olması, ileriki aşamalarda nanomalzemeler üzerinden çalışacak diğer araştırmacılara birincil kuşak bir veri-seti, yahut bir referans düzlemini oluşturması öngörülmüştür.

By playing a significant role in the field of architecture and interior design, materials not only affect buildings form and functional performance, but also perform immense impacts on environment as well as human's health. Earlier times, materials appear as simple followers of the functional and formal configuration of space, however reciprocally affecting the form language of the design output due to their characteristics. But with the technological advancements and rapid developments in the realm of material sciences, which further paved the way to the emergence of new design practices i.e. from modern architecture to nano-architecture. This shift has also triggered the development of novel synthetic materials, such as composites and nanomaterials, whereas these novel materials has begun to play an active role in both early phases of design process, as well as the thought of architecture and the way how architects think.Materials that are made out of nano-matter, which are the substances that possess extraordinary physical and chemical characteristics in the nano-meter scale, in terms of intrinsic and extrinsic capacities. These differences of characteristics cause the differentiation of the nanomaterials in type. This study, describes and analyzes particularly these different types of nanomaterials, and discusses their impact within the architecture and interior architecture realm first generally, then specifically through the contemporary cases from health-care facilities and limiting its focus on the use of nanomaterials in the patient rooms.Doubtlessly, the manufactured nanomaterials (MNMs) or nano-composites, which are produced by manipulating their physical and chemical properties have been deployed in diverse fields recently. These materials in construction and design industries are mostly utilized as coatings, like insulators and air-purifying surfaces; or in furniture and related products' manufacture, which enhances flexibility, physical durability and strength of the materials; or in the implementations related with the maintenance like energy conservation, self-cleaning and anti-bacterial properties. Therefore, nanomaterials opens up a brand new page in design, both by being a reliable and sustainable alternative for natural materials, as well as for the environmental sustainability in global terms in the presence of counter and indirect relations of consumption and maintenance facilities.Due to this grate amount of interest in nanotechnology and nanomaterials, the objective of this thesis is to focus on the potentials of nanotechnology and nanomaterials in the field of architecture and interior design discipline, by mapping out the contemporary use of nanomaterials in the realized designs, on behalf of outlining the material capacities of the nanomaterials.This study aims to reveal the frequency of the nanomaterial use in interior architecture, particularly in the milieu of healthcare centers, in terms of comparing the design,implementation, maintenance and heat insulation, water and humidity prevention and total energy efficiency through hygiene, heating, indoor air quality, while also trying to shed light up on the transfiguring language of design form. This study deploys case-based research methodology by selecting the contemporary hospital examples from Istanbul, where both nanomaterials and conventional materials are utilized, in order to set the material performance comparisons.In this regard, LİV Hospital-Istanbul, Kolan Hospital-Istanbul and Medicana Hospital-Istanbul have been selected as the case-studies, to dismantle the use of nanomaterials in the patient rooms; the material characteristics, the frequency of the material use, and the financial dimension of the material use, in order to give a perspective to the interior architects that may deploy nanomaterial in their designs as well as following researchers that may use this study as a primary text to start their studies.