افزایش کیفیت مصالح با استفاده از تکنولوژی نانو - وبلاگ آریابلاگ

به گزارش وبلاگ آریابلاگ، تکنولوژی نانو در صنعت ساختمان نه تنها برای ارتقاء کیفیت مواد و عملکرد آنها کاربرد دارد بلکه نقش موثر و به سزایی در ذخیره انرژی ایفا می نماید. موضوع صرفه جویی در مصرف انرژی اهمیت بسیاری دارد؛ زیرا درصد بالایی از کل انرژی توسط ساختمان های تجاری و منازل مسکونی مصرف می گردد. تا به امروز برنامه های متعددی به منظور توسعه مقاومت و عملکرد متریال ساختمانی، ایمن سازی ساختمان، کارایی انرژی و بالا بردن کیفیت زندگی اجرا شده است.

افزودن نانو ذرات به مصالح ساختمانی مانند بتن، سیمان و فلز باعث ایجاد ویژگی هایی مانند افزایش مقاومت کششی، قابلیت خود تمیزشوندگی, مقاومت در برابر آتش و قابلیت خودترمیمی در آنها می شود. بعضی از نانو ذراتی که عامل بروز چنین ویژگی هایی هستند، شامل نانو لوله های کربنی (CNTs)، نانو سیلیکا، فلزات نانوساختاری و نانوفیبرهای کربنی (CNFs) می باشند.

پنل های عایق خلاء

آینده نانو تکنولوژی در صنعت ساختمان

فناوری نانو تقریبا در تمام بخش های ساختمان از جمله اسکلت، نما، سیستم های ساختمانی و طراحی داخلی کاربرد دارد. استفاده از فناوری نانو در صنعت ساختمان موجب فراوری مصالح ساختمانی با کارایی بالا شده و ضمن ایجاد ارزش افزوده، باعث افزایش دوام و کیفیت مصالح ساختمانی شده است.

استراتژی تجاری سازی در حوزه فناوری نانو، باید با احتیاجهای ساختمان سازی منطقی باشد. بنابراین حمایت از پژوهشگران، فراوری کنندگان و کاربران محصولات نوآورانه ضروری به نظر می رسد. توسعه فناوری نانو در صنعت ساخت و ساز می تواند به فراوری محصولاتی با قابلیت ها و کارنمودهای بالا منجر شود. بنابراین انتظار می رود همگام با پیشرفت فناوری نانو در ایران، صنعت ساخت و ساز نیز به عنوان یکی از بزرگترین صنایع در کشور، بازار گسترده ای از محصولات بر پایه نانو را در دست گیرد. در زیر به شرح بعضی از کاربردهای فناوری نانو در صنعت ساختمان پرداخته شده است.

ایروژل نانو ساختاری

• نانو لوله های کربنی (Carbon nanotubes): این نانو ذرات مقاومت مکانیکی سیمان را بالا برده و از ساییدگی آن جلوگیری می نماید. همچنین خاصیت حرارتی و مکانیکی سرامیک را نیز افزایش می دهد.

1. نانو لوله های تک جداره (single wall): فقط از یک دیواره کربن در آرایش گرافیتی این نوع لوله استفاده شده است.
2. نانو لوله های چند جداره (multi wall): این نوع لوله ها شامل دو یا چند صفحه گرافیتی در راستای محور طولی خود می باشند.

• نانو ذرات دی اکسید سیلیکون (Silicon dioxide nanoparticles): کاربرد این مواد در بتن باعث افزایش مقاومت مکانیکی, در سرامیک باعث انتقال نور و مقاومت در برابر آتش و در پنجره باعث افزایش خاصیت ضد حریق و ضد انعکاس می شود. با استفاده از دی اکسید سیلیکون در بتن که اندازه ذرات آن معمولا در محدوده 5 تا 30 نانومتر است، مقاومت مکانیکی بتن بالا می رود و در برابر خوردگی اسیدی مقاوم می شود. شیشه های ضد حریق نیز با فناوری نانو و به وسیله قراردادن یک لایه شفاف محتوای نانو ذرات دی اکسید سیلیکون درمیان دو صفحه شیشه ای ساخته می شوند که در هنگام گرم شدن شیشه، این لایه شفاف تبدیل به محافظی سخت، تیره و مقاوم دربرابر آتش می شود.

• نانو ذرات اکسید آهن (Iron oxide nanoparticles): این مواد قدرت تراکم بتن را بالا می برند و به مقاومت آن را در برابر فرسایش می افزایند. اضافه نمودن نانو ذرات اکسید آهن به ماتریس بتن علاوه بر افزایش مقاومت بتن، پایش سطوح تنش بتن را ازطریق اندازه گیری مقاومت الکتریکی برشی نیز امکان پذیر می سازد.
• نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم (Titanium dioxide nanoparticles): استفاده از این نانو ذرات در بتن باعث ایجاد خاصیت هایی مانند تمیزکنندگی بالا، هیدراسیون سریع و افزایش درجه هیدراسیون می شود. به کارگیری این مواد درپنجره ها آنها را ضد غبار و در برابر رسوب مقاوم می نماید. نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم ازطریق واکنش های فوتوکاتالیستی قوی قادر به شکستن و تجزیه آلاینده ها و ترکیبات آلی و غشای باکتریایی هستند؛ به همین جهت برای ایجاد خاصیت ضد عفونی کنندگی به رنگ ها، سیمان ها و شیشه ها اضافه می شوند. امروزه شیشه های نانو در نمای داخلی و خارجی ساختمان ها کاربرد دارند و به دلیل ویژگی ضد لک و غبار، این نوع شیشه ها مورد توجه معماران قرار گرفته است.
• نانوذرات مس (Copper nanoparticles): این مواد استیل را در برابر خوردگی و زنگ زدگی مقاوم می نماید و جوش پذیری آن را بالا می برد و باعث فرم دهی و شکل پذیری آن می شود.
• نانوذرات نقره (Silver nanoparticles): این مواد باعث ایجاد خاصیت بیوسیدل در پوشش ها و رنگ ها می شوند. استفاده از نانو ذرات نقره در رنگ ها و پوشش ها باعث افزایش فعالیت های ضد باکتریایی و قارچی آنها می شود. نماهای خارجی تنها زمانی در مقابل تجمع میکروب ها محفوظ هستند که نانو ذرات نقره در فرمولاسیون آنها به کار رفته باشد.

مزایای استفاده از فناوری نانو در صنعت ساختمان سازی

صرفه جویی در مصرف انرژی

صرفه جویی مالی

افزایش کیفیت محصولات

کاربرد های فناوری نانو در صنعت ساختمان

پوشش های خودتمیزشونده

پوشش های خود تمیز شونده به دو گروه آب گریز و آب دوست تقسیم می شوند. در هر دو نوع، پوشش ها به واسطه حضور آب، آلودگی را از بین می برد؛ در آب گریز به واسطه تشکیل قطرات کروی شکل و در آب دوست به وسیله تشکیل ورقه های نازک آب روی سطح .

امروزه نگهداری ساختمان و اجزای آنها به خصوص سطوح قابل دید مانند نمای ساختمان اهمیت ویژه ای دارد. پوشش های خود تمیز شونده می توانند به صورت رنگ روی سطوح ایجاد شوند. مزیت این گونه رنگ ها، ظاهر تمیز و نگهداری کم آن است. کاهش دفعات نظافت در طول سال به معنای کاهش مصرف مواد شوینده و کاهش استهلاک سطوح در اثر شستشو می باشد.

پوشش های آنتی باکتریال

به دلیل گسترش روز افزون جمعیت بر روی کره زمین و به دنبال آن، رشد بسیار سریع بیماری ها و باکتری ها، محققان در کوشش اند تا با استفاده از راهکارهای پیشگیرانه، مانع از بروز بیماری شوند. با استفاده از پوشش های آنتی باکتریال و به یاری فناوری نانو، ویژگی ضد باکتری در سطوح ایجاد می شود که با شست و شو یا مواد شوینده از بین نمی رود و باعث حفاظت سطوح در برابر تشکیل کپک و قارچ در اماکن عمومی، سرویس های بهداشتی، و کارخانجات فرآورده های غذایی می شود.

پوشش های ضد خراش

خراش های سطحی می توانند طول عمر بسیاری از محصولات را کاهش دهند که معمولا انرژی و هزینه زیادی برای تعویض محصول مصرف می شود. پوشش های ضد خراش می توانند به صورت رنگ با پوشش های شفاف روی سطوح ایجاد شوند. در صنعت ساختمان می توان از این پوشش ها در نمای خارجی و داخلی، درها، پنجره ها، شیشه ها، کفپوش ها و وسایل داخلی ساختمان استفاده کرد.

عایق ها

عایق های ساختمانی نقش قابل توجهی در صرفه جویی انرژی و همچنین افزایش آرامش افراد ساکن در یک واحد مسکونی ایفا می نماید. عایق ها بسته به نوع و کاربردی که دارند، به انواع عایق های صوتی، حرارتی و رطوبتی تقسیم بندی می شوند.

شیشه

از کاربردهای فناوری نانو در صنعت ساخت شیشه می توان به محصولاتی مانند شیشه های خود تمیز شونده و شیشه های کنترل کننده انرژی اشاره نمود.

• شیشه های خود تمیز شونده

شیشه های خود تمیز شونده از سال 2002 در بازار در دسترس بوده اند و هر روز تقاضا برای استفاده از این شیشه ها افزایش می یابد. برای عملکرد شیشه های خود تمیز شونده، نور ماورای بنفش به عنوان یک پیش احتیاج، ضروری است؛ بنابراین این نوع شیشه ها را می توان تنها برای سطوح خارجی به کار برد.

با اعمال این پوشش، تشکیل اکسیژن فعال بر روی سطح شیشه تسریع می شود. این اکسیژن به لکه های چربی و مواد آلی روی سطح شیشه حمله نموده و با تجزیه سطح تماس بین شیشه و چربی، چسبندگی آن راکاهش می دهد و چربی می تواند بهتر شسته و از سطح شیشه جدا شود.

• شیشه های کنترل کننده انرژی

حدود یک سوم انرژی یک ساختمان به وسیله پنجره ها هدر می رود. به همین دلیل کوشش برای کاهش مصرف انرژی در ساختمان ها بر روی پنجره ها متمرکز شده است. احتیاج به ذخیره انرژی باعث شده تا انواع جدیدی از پنجره های شیشه ای در ساختمان ها به کار برده شود.

بتن سبک

بتن سبک، بتنی است که وزن آن نسبت به بتن معمولی خیلی کمتر می باشد و در ساخت آن ازسیمان، آب، سنگ دانه های سبک و مواد افزودنی استفاده شده است. هنگامی که از سنگ دانه های سبک در بتن استفاده می شود، چون سنگدانه ها مقاوم نیستند، موجب کاهش استحکام و مقاومت بتن می شوند. بنابراین مهم ترین عیب بتن سبک، مقاومت کم آن است. یکی از کاربردهای فناوری نانو در صنعت بتن، استفاده از نانوذرات در بتن و افزایش مقاومت و استحکام بتن سبک است.