在大约2000个公认的白蚁种类中，有些白蚁作为生态系统的工程师发挥着关键作用。由Amitermes、Macrotermes、Nasutitermes和Odontotermes等几个白蚁属建造的高达8米的巨大土丘，代表了全球最重要的一些生物形态。这些结构经过数千万年的自然选择，已经得到了磨练和完善。那么，人类建筑师和工程师如何能从研究这些勤劳的昆虫中获益？
发表在《材料前沿》上的一项突破性研究表明，我们可以从白蚁丘中学到宝贵的经验，以便在我们的建筑中创造舒适的室内气候。令人振奋的是，这些技术有可能将通常与空调有关的碳足迹降至最低。
隆德大学生物数字物质研究小组的高级讲师、该研究的第一作者David Andréen博士说："这里我们表明，'出口复合体'，即白蚁丘中发现的相互连接的隧道的复杂网络，可以在人类建筑中以新的方式促进空气、热量和水分的流动。"
印度班加罗尔的白蚁丘
Andréen和共同作者Rupert Soar博士，诺丁汉特伦特大学建筑、设计和建筑环境学院的副教授，研究了纳米比亚的Macrotermes michaelseni白蚁丘。这个物种的殖民地可以由超过一百万个个体组成。白蚁丘的核心是共生的真菌园，白蚁以这些真菌为食物。
研究人员把重点放在出口复合体上：一个密集的、格子状的隧道网络，宽度在3毫米到5毫米之间，将内部较宽的管道与外部相连。在雨季（11月至4月），当土丘正在生长时，这延伸到其朝北的表面，直接暴露在正午的阳光下。在这个季节之外，白蚁工人保持出口通道被封锁。人们认为这种复合体可以使多余的水分蒸发，同时保持足够的通风。但它是如何工作的呢？
纳米比亚沃特贝格的白蚁丘
Andréen和Soar探讨了出口综合体的布局如何实现振荡或脉冲式流动。他们的实验基于2005年2月从野外收集的一个出口复合体碎片的扫描和3D打印副本。这块碎片有4厘米厚，体积为1.4升，其中16%是隧道。
他们用一个扬声器鼓动空气来模拟风，驱动二氧化碳-空气混合物在碎片中振荡，同时用一个传感器跟踪质量转移。他们发现，气流在30赫兹和40赫兹之间的振荡频率下最大；在10赫兹和20赫兹之间的频率下适中；而在50赫兹和120赫兹之间的频率下最小。
研究人员得出结论，该建筑群中的隧道与吹在土丘上的风相互作用，以加强空气的质量转移，从而实现通风。某些频率的风振荡在内部产生湍流，其效果是将呼吸道气体和多余的水分从土丘的心脏地带带走。
"当给建筑物通风时，你想保持内部产生的温度和湿度的微妙平衡，而不妨碍陈旧空气向外和新鲜空气向内的流动。大多数暖通空调系统都在努力解决这个问题。在这里，我们有一个结构化的界面，允许呼吸气体的交换，只是由一侧和另一侧的浓度差异驱动。内部条件因此得以维持，"Soar解释说。
Macrotermes michaelseni白蚁出口复合体的一个片段的三维扫描。资料来源：D. Andréen和R. Soar
然后，作者用一系列的二维模型模拟了出口复合体，这些模型的复杂性从直线隧道增加到格子。他们用一个电动马达驱动一个摆动的水体（用染料使之可见）通过隧道，并拍摄了质量流。他们惊讶地发现，电机只需要来回移动空气几毫米（相当于微弱的风的振荡），退潮和流动就可以穿透整个建筑群。重要的是，只有在布局足够格子化的情况下才会产生必要的湍流。
作者的结论是，在弱风下，出口复合体可以实现白蚁丘的风力通风。"我们想象未来的建筑墙体，用粉末床打印机等新兴技术制造，将包含与出口复合体类似的网络。"Andréen说："这些将使空气的移动成为可能，通过嵌入式传感器和执行器，只需要极少量的能量。"
Soar总结道："只有当我们能够设计出与自然界一样复杂的结构时，建筑规模的3D打印才有可能。出口综合体是一个复杂结构的例子，它可以同时解决多个问题：保持我们室内的舒适度，同时调节呼吸道气体和水分在建筑围护结构中的流动。"
"我们正处于向类似自然的建筑过渡的边缘：第一次有可能设计出真正有生命、会呼吸的建筑"。
这项研究得到了工程和物理科学研究委员会、瑞典研究委员会和人类前沿科学计划的资助。