Den dramatiska avindustrialiseringen av stora delar av Pennsylvania under 1980- och 1990 -talen lämnade många områden i staten i stort behov av vitalisering. En gång har levande och livliga samhällen blivit oroliga. Försämrade gator, övergivna fabriker och byggnader och tomma butiksfönster finns i städer som New Kensington, Pennsylvania, en stad som ligger 30 km nordost om Pittsburgh.

Esther Obonyo, docent i ingenjörsdesign och arkitektonik, fick 25 dollar, 000 bidrag från Penn State Institutes of Energy and the Environment för att designa och testa en ny takkomposit. Projektet är en del av ett pågående initiativ för ekonomisk utveckling i staden New Kensington. Initiativet stimulerades av ett Invent Penn State seed -bidrag som finansierade skapandet av Penn State New Kensington's Corner LaunchBox entreprenörscentrum och coworking space, en hörnsten för stadens vitaliserings- och utvecklingsinsatser.

Genom Corner Launchbox, Penn State New Kensington campus kansler Kevin Snider arbetar för att locka nya företag till samhället genom att lyfta fram New Kensingtons prisvärda fastighetsmarknad. Ett mål med programmet är att hitta kostnadseffektiva sätt att förbättra och eftermontera byggnadsdelar i förfall för att främja företagens tillväxt i området.

För att samla in data om byggelementen, representanter från Penn State New Kensington har arbetat med stadstjänstemän för att engagera samhällsmedlemmar i förbättringssamtalet. En panel bestående av Obonyo; Snider; Clive Randall, chef för Materials Research Institute (MRI) och professor i materialvetenskap och teknik vid Penn State; och Steve Leonard, en branschbaserad innovationschef, ägnade också tid åt att diskutera problemet och möjliga lösningar under MRI:s materialforskningsdag 2017 i oktober.

Den insamlade informationen och informationen pekar på läckande takproblem som en högsta prioritet för att förbättra lokala byggnader i New Kensington -området.

Med hjälp av medutredarna Randall, Snider, och Ali Memari, Bernard och Henrietta Hankin ordförande i bostadsbyggande, chef för Pennsylvania Housing Research Center och professor i arkitektonik och anläggningsteknik, Obonyo hoppas kunna åtgärda problemet.

Enligt Center for Environmental Innovation in Taking, varje år installeras nästan 4 miljarder kvadratmeter takbeläggningar enbart i USA. Ombyggnad av tak till befintliga byggnader står för nära 3 miljarder kvadratmeter.

Eftersom byggmaterial kan motsvara en tredjedel av den totala byggkostnaden, Obonyo och hennes team arbetar med ett koncept som använder innovativa material, sänker kostnaderna, sänker energikostnaderna och optimerar resursanvändningen.

Teamets första konceptuella modell, ett membran av gummityp som etenpropylen dien-terpolymer (EPDM) installeras ovanpå det gamla, läckande hustak. Aluminiumpaneler kommer att spela en roll som ballast för att förhindra rörelse. För att producera energi, ett tunnfilms fotovoltaiskt solcellskikt kommer att fästas på panelerna.

"Vi tror att vår föreslagna multifunktionella lösning är mer kostnadseffektiv eftersom den tar itu med befintliga fuktrelaterade hållbarhetsproblem, samtidigt som man förbättrar energieffektiviteten och miljömässig hållbarhet i byggnadens höljen, "Sa Obonyo.

Både simuleringar och laboratorietester kommer att användas för att bestämma modellens praktiska egenskaper när det gäller vattentätning, isolering och minimering av kondens. Forskargruppen kommer att använda de insamlade uppgifterna för att förfina den första prototypen för att leverera en detaljerad, hållbart och energiproducerande takläggningssystem.

Obonyo ser också ut att undersöka ytterligare utmaningar som New Kensington just nu står inför i framtiden. Sönderfallande grunder; problem med avlopp, vatten och kraft; utrymmen för åldrande; och arbetskraftens demografi och meningsfulla utbildningsupplevelser i K-12-skolsystemet stiger högst upp på hennes projektlista.

"Transformationell användning av hållbara byggmaterial skulle resultera i betydande ekonomiska fördelar, minska byggkostnaderna samtidigt som användningen av knappa material [i området] förbättras, "Sa Obonyo.