Sứ mệnh của các kiến trúc sư không chỉ dừng lại ở việc tạo ra những bản thiết kế ấn tượng mà còn phải biết cách lựa chọn những vật liệu thân thiện với môi trường và có độ đàn hồi chống chịu với sự thay đổi khắc nghiệt của thời tiết. Để giúp các kiến trúc sư hoàn thành được những mục tiêu đó, một làn sóng mới của những loại vật liệu cải tiến đã chính thức được công bố. Từ các lớp phủ cách nhiệt cao cấp đến lớp vỏ bọc nhiều lớp, thế hệ tiếp theo của các vật liệu có hiệu suất cao này sẽ giúp thúc đẩy thiết kế tiết kiệm năng lượng.

1. Các cửa sổ thông minh hơn với công nghệ nano

Các nhà nghiên cứu Đại học Princeton dự đoán rằng các cửa sổ thông minh tương lai có thể tiết kiệm đến 40 phần trăm chi phí năng lượng. Các nhà nghiên cứu đã phát triển một loại cửa sổ thông minh mới điều khiển lượng ánh sáng và nhiệt đi vào tòa nhà và tự cung cấp năng lượng mặt trời bằng hệ thống pin ngay bên trong nó. Công nghệ này đang được đặt trên một tấm kính mỏng và các nhà khoa học đang nghiên cứu để phát triển một phiên bản mới dễ dàng áp dụng cho mọi loại cửa sổ. Điều đặc biệt, người  sử dụng có thể dùng một ứng dụng trên điện thoại của họ để điều chỉnh lượng ánh sáng mặt trời đi qua cửa sổ cả ngày để tiết kiệm chi phí sưởi ấm đồng thời làm mát pin mặt trời

2. Thiết kế gỗ với đỉnh cao mới

Hãy nghĩ đến các xà cong ấn tượng ngay trong nhà với chiều cao cao hơn bao giờ hết. Các tấm lát gỗ ghép (CLT) là một vật liệu tương đối mới cho các kiến trúc sư nếu muốn đạt được các mục tiêu thiết kế này. CLT mang đến những lợi thế nhất định về hiệu suất năng lượng. CLT cũng có thể được tạo ra với các kích thước lên đến 10 feet chiều rộng, 40 feet chiều dài và dày hơn một bàn chân.

3. Các tấm cách điện kết cấu (SIPs) màu xám

Các thành phần chính của SIPs gồm bọt xốp và ván dăm định hướng tốn ít năng lượng và vật liệu thô hơn trong việc tạo ra hệ thống kết cấu các tòa nhà. Trong khi rất nhiều chuyên gia phụ thuộc vào SIPs để tiết kiệm năng lượng, những tiến bộ mới trong các panel sẽ nâng cao cách nhiệt trong phần ngoài của tòa nhà. Ví dụ, một số nhà sản xuất hiện đang sản xuất panel với chất cách điện polystyrene graphite, với màu xám giúp tăng giá trị R của bảng điều khiển thậm chí cao hơn đôi khi cao hơn 20%. Trong một số trường hợp, các chuyên gia xây dựng và kiến trúc sư có thể lựa chọn các tấm mỏng hơn mà vẫn đáp ứng các yêu cầu về năng lượng. SIPs cũng có thể trợ giúp các kiến trúc sư trong việc đạt được chứng chỉ LEED Platinum và tiêu chuẩn Nhà thụ động.

4. Bảng chân không (VIP) mang lại nhiều lợi ích cho những ngôi nhà nhỏ

Xu hướng của những ngôi nhà Hoa Kỳ đang ngày càng trở nên nhỏ hơn và bảng chân không (VIP) là giải pháp hiệu quả để tiết kiệm không gian và cách nhiệt hiệu quả. VIP bao gồm một lõi xốp bao bọc trong một bao thư kín. Vật liệu cốt lõi ngăn không cho các tấm cách điện bị đổ vỡ khi không khí được lấy đi. Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Canada (NRC) đã theo dõi và phân tích các tấm cách nhiệt mái nhà trong năm năm tại cơ sở của NRC, và thấy rằng một số VIP được dự đoán sẽ duy trì được hơn 80% hiệu suất nhiệt sau 30 năm.

5. Ánh sáng ban ngày giúp tăng hiệu quả

Lớp sơn tường là một phần quan trọng của tác động trực quan vào tòa nhà và cũng là dấu hiệu của sự thay đổi nhiệt độ môi trường. Để đạt được yêu cầu về ánh sáng ban ngày và hiệu suất năng lượng, các tấm polycarbonate đầy nano có thể được sử dụng trên các bức tường và trần nhà mờ trong một loại hệ thống đa tầng mới. Ngoài ra, năng lượng được sử dụng để thổi tấm polycarbonate là một phần nhỏ của nguyên liệu sản xuất kính. Các tấm bằng Polycarbonate khá bền - chịu được 250 lần so với thủy tinh và hầu như không thể vỡ; chúng được thử nghiệm để thực hiện từ -40 đến 120 C (-40 đến 240 F) và có thể chịu được nhiều thời tiết khắc nghiệt như bão gió, mưa đá hoặc bão tuyết. Các nanogel cách điện được sử dụng để lấp đầy các tấm polycarbonate bao gồm các polyme tổng hợp hoặc biopolyme. Lớp sơn phủ tường là 1 phần quan trọng để tao hiệu ứng cho không gian và cũng là dấu hiệu của môi trường.

6. Bảng tường thế hệ mới tiết kiệm năng lượng

Để xây dựng những ngôi nhà mới đòi hỏi sử dụng nhiều vật liệu, tuy nhiên nhiều thứ sẽ không được sử dụng hoàn toàn. Một thế hệ mới của panel mang đến một giải pháp tiết kiệm năng lượng hơn. Những lựa chọn thay thế của bảng điều khiển này có thể có được sản phẩm bằng gỗ ít hơn 40% so với việc gậy thanh và có khả năng tạo ra ít hơn 98% lượng chất thải.

7. Hệ thống mái nhà (còn gọi là mái nhà "xanh") cung cấp khả năng phục hồi lâu dài

Nhiều kiến trúc sư nhận thức được rằng các hệ thống che phủ thực vật có thể ngăn nước ra khỏi tòa nhà, giảm nước mưa, giảm sức ép đối với hệ thống thoát nước đô thị và giảm sự ô nhiễm. Có lẽ điều ít được biết đến hơn là làm thế nào một số hệ thống nhất định có thể kéo dài tuổi thọ của mái nhà, tăng hiệu suất năng lượng từ năm này qua năm khác. Màng chống thấm được sử dụng trong các hệ thống mái xanh bao gồm PVC khoa học vật liệu che chắn mái từ ảnh hưởng của tia cực tím và nhiệt độ cao. Một mái nhà rộng lớn, đô thị mới có khả năng thu được 17.000 gallon nước mưa cho mỗi trận bão, hay 1.819.000 gallon mỗi năm. Nước mưa có thể được sử dụng để tưới cây, giảm nhu cầu tưới tiêu tới 50%.

8. In 3D sáng tạo cải thiện hiệu suất nhiệt

Một ngày không xa, các thành phần được xây dựng bên ngoài có thể được in bởi các máy in 3D quy mô lớn để tối đa hóa hiệu quả. Các nhà nghiên cứu Hà Lan gần đây đã thử nghiệm ý tưởng này; sử dụng một hệ thống mặt tiền 3D in để tối ưu hóa hiệu suất nhiệt của tòa nhà. Hệ thống này được gọi là Spong3D, nó khá cứng, nhưng  trọng lượng thấp. Các nhà nghiên cứu tin rằng vật liệu mới tích hợp nhiều chức năng để tối ưu hóa hiệu suất nhiệt theo các điều kiện khí hậu khác nhau trong suốt cả năm. Nó hoạt động bằng cách tích hợp khoang không khí cho cách nhiệt và các kênh trong các bề mặt bên ngoài của mặt tiền mà lưu trữ khối lượng nhiệt di động. Spong3D đang trong giai đoạn nghiên cứu đầy hứa hẹn.