یکی از جنبه های اصلی نانو تکنولوژی ماهیت میان رشته ای آن است . نانو مهندسی شامل تکنیک های دستکاری ساختار در مقیاس نانومتری به منظور ایجاد نسل جدید و مناسب کامپوزیت ها ی سیمانی با رفتار مکانیکی ایده آل است . فناوری نانو می تواند مشخصات بنیادی موادساختمانی همچون استحکام ،دوام وسبکی رابهبود بخشیده وویژگی ها وکارکردهای مفیدی همچون عایق بندی حرارتی ،خود تمیزشوندگی ،پایش ایمنی ساختمان ها وسلامت ساختارها و…مورداستفاده قرارگیرند.
با گسترش روزافزون جمعیت وافزایش میزان ساخت وساز وهمچنین به دلیل محدود بودن منابع ومصالح مصرفی ،تقاضا برای استفاده از مصالح جدید درصنعت ساختمان افزایش پیدا کرده است .تلاش در جهت پیدا کردن راه حل هایی برای اصلاح کیفیت ،افزایش کارایی مصالح وکاهش مصرف ماده خام وانرژی موجب استفاده از فناوری نانو در این صنعت شده است .ازمزایای استفاده از این فناوری می توان به افزایش کیفیت مصالح،صرفه جویی در مصرف انرژِ ی و به تبع آن صرفه جویی اقتصادی اشاره کرد.
کاربرد نانو تکنولوژی در صنعت ساختمان
* رنگ های تصفیه کننده هوا
* نانو ضد آب کننده ها
* نانو شیشه ها (شیشه های خود تمیز شونده)
* شیشه های محافظ در برابر آتش
* شیشه های کنترل کننده انرژی
* نانو آسفالت ها
* نانوکامپوزیت ها
* تصفیه کننده هاب آب و فاضلاب
نانو در بهبود کیفیت فضاهای شهری
* دیوارنویسی و تبلیغات
* آنتی گرافیت ها (پوشش نانو ضد دیوار نویسی )
* خاصیت خود تمیز شوندگی نانو در زمین های بازی کودکان
فناوری نانو و پوشش های ساختمانی
نانو پوشش های ساختمان در سطوح داخلی و خارجی ساختمان ها از جمله :سطوح شیشه ای ،پلاستیکی ،چوبی ، فولادی ،سنگی،آجری ، کاشی ، سرامیکی ،سیمانی ،بتنی ، مرمر،سنگ معمولی و سفال استفاده می شود.در این سطوح هوشمند که عمدتا فوق آندوست یا فوق آبگریز هستند واکنش ها روی سطح انجام می گیرد.
لازم به ذکر است نانو پوشش های ساختمان آنتی باکتریال بوده و برای سلامت انسان ها بی ضرر هستند . برای مثال از نانو ذرات نقره و نانو ذرات مس با توجه به خاصیت آنتی باکتریال بودن آن ها می توان در صنعت ساختمان سازی استفاده کرد و خصوصیات منحصر به فردی به سطوح ساختمانی بخشید.این ماده در مقایسه با دیگر روشهای آنتی باکتریال کردن مانند استفاده از مواد شیمیایی و شوینده بسیار موثرتر عمل می کند.
مهم ترین مزیت استفاده از نانو پوشش ها عبارتند از :
ایجاد پوشش عایق مناسب،عدم نفوذ عوامل خوردگی به داخل این پوشش ها،افزایش مقاومت در برابر انتقال حرارت ،افزایش مقاومت در برابر عوامل خوردگی ،سایش وپوسیدگی وخاصیت خود تمیز شوندگی این سطوح.
فناوری نانو و بتن
در سطح علوم پایه به منظور درک ساختمان بتن، تجزیه و تحلیل های بسیاری در مقیاس نانو در حال انجام است که برای این منظور از فناوری هائی مانند میکروسکوپ الکترونی پیمایشی و پرتو یونی متمرکزکه برای مطالعه در مقیاس نانو توسعه یافته اند، استفاده می شود.
یکی از جنبه های اساسی فناوری نانو طبیعت میان رشته ای آن است که به عنوان نمونه در یک تعامل تحقیقاتی میان شاخه های مهندسی پزشکی و ساخت و ساز، از مدل سازی مکانیکی استخوان به منظور مطالعه نحوه نفوذ و انتشار کلردر بتن (که عامل هواخوردگی میلگردها است) استفاده شده است.
مروری بر جنبه های فنی کاربرد نانومواد در بتن
افزودن نانو ذرات هماتیت به بتن علاوه بر افزایش استحکام بتن، پایش سطوح تنش را نیز امکان پذیر می سازد. نانو لوله های چند جداره موجب افزایش مقاومت فشاری ( ۲۵ + نیوتن بر متر مربع) و مقاومت خمشی ( ۸+ نیوتن بر متر مربع ) بتن می شوند.
به منظور افزایش استحکام بتن، می توان از باکتری ها استفاده نمود، به طوری که افزودن میکرو ارگانیزم های بی هوازی به مخلوط آب و بتن، موجب افزایش ۲۵ در صدی مقاومت ۲۸ روزه بتن می شوند، همچنین رسوب دهی ملات سیمان ماسه ای منجر به رشد ماده پر کننده (فیلر) در داخل خلل و فرج سیمان(نوعی از بتن خود تعمیرکن می شود.
استفاده از نانو ذرات در مواد چسباننده مختلف موجب بهبود ویژگی های مربوط به خرابی بتن می شود.
مصالح ساختمانی و فناوری نانو
* یکی از مشکلات اساسی گچ ها ،آجرها ،یا سیمان های رایج،خاصیت جذب بالای آن هاست که موجب می شود این مواد بسترهای بسیارخوبی برای نوشته ها یا نقاشی هایی باشند که به زیبایی نمای ساختمان ها آسیب می زند.برای غلبه بر این مشکل میتوان از روکش های مبتنی بر فناوری نانو استفاده کرد که با ایجاد محافظت دایمی ،از نفوذ رنگ به داخل دیوار جلوگیری می کند .این روکش از دوجزء تشکیل می شود که پس از اعمال شدن روی دیوار ،باهم واکنش می دهند وپس ازآن هر نوشته یا نقاشی روی این سطح به راحتی تمیز می شود.
* ساختمان هایی که با سیمان های الیافی ساخته می شوند پس از مدتی به منبع لکه وکثیفی تبدیل می شوند. سیمان استفاده شده درنمای ساختمان ها، کثیفی ها و کپک ها رامکیده و با تاثیر نور خورشید آنها را بخوبی در داخل ماتریس جایگزین می کند و دورکردن این لکه ها وکثیفی ها کار بسیار مشکلی است. استفاده ازنانوپوشش های سنگ وچوب که در بالا ذکر شد،در نمای ساختمان باعث عدم نفوذ کثیفی ها، باکتری ها وغیره به داخل ماتریس می شوند و ظاهر اولیه نما را به خوبی حفظ می نمایند.
نانو پوشش های شیشه
* نانو پوشش های شیشه در صنایع ساختمان واتومبیل بیشترین کاربرد را دارند.
* ازجمله کاربردهای فناوری نانو مرتبط با تولیدات شیشه ای ،می توان به پوشش های خود تمیز شونده وجلوگیری کننده ازتشکیل مه اشاره داشت. مشکل آلودگی سطوح مخصوصا درمورد سطوح با انرژی بالا همانند شیشه که تمایل به جذب مولکول های دیگر دارند ،فراگیر است .راهبرد ارائه شده توسط فناوری نانو ،نانو کامپوزیت های آلی /معدنی هستند که ویژگی های پلیمری پرفلوئوره (همانند تفلون) ایجاد می کنند.معمولا زمانی که زاویه تماس آب بالای ۱۰۰درجه است،ویژگی دفع روغن وآب افزایش می یابد .این ویژگی در سطوح نچسبی همانند تابه های نچسب (تفلون )مورد استفاده قرار می گیرد.
شیشه های خود تمیز شونده
* این نوع نانو پوشش ها، باضخامت چند نانومتر در سطح شیشه یک فیلم آب دوست تشکیل می دهند، سطح هیدروفیل آنها از تاثیر نور خورشید یک فوتوکاتالیست تشکیل داده وآب جمع شده در سطح، درمقابل نیروی جاذبه زمین میزان آب/ هوا را برروی خود افزایش داده وبدین ترتیب آب جمع شده در سطح تماما” پخش شده وبخودی خود امکان تمیز شدن رابوجود می آورد.
* نانوپوشش های استفاده شده برروی شیشه پس از شش هفته خاصیت خود تمیزشوندگی را از خود نشان می دهند. نانوذرات TiO2 موجود در این نانو پوشش ها دارای دو خاصیت است ؛ یکی از آن ها فوق العاده هیدروفیل بودن آن است، دیگر آن که دارای خاصیت ضد عفونی کنندگی است، زیرا TiO2 قادربه شکستن وتجزیه آلاینده های آلی است. این تاثیرپس ازگذشت چند هفته در شیشه ایجاد می شود، زیرا تیتانیوم دی اکساید باید در داخل ماتریس شیشه جایگزین شده و شیشه ها را از کثیفی های موجود رها کرده وسپس کثیفی های محیط رابه صورت کاتالیتیک تجزیه نموده واز بین ببرد. خاصیت پخش شوندگی مساوی آ ب در سطح باعث می شود بدون اینکه لکه‌ای باقی بماند سطح ازکثیفی‌ها عاری شود.
شیشه های کنترل کننده انرژی
* این نوع شیشه ها ضمن دارابودن تنوع در رنگ وسایر خصوصیات، قادرند باکاهش شدید امواج ماوراء بنفش ومادون قرمز عبوری وتنظیم عبور نورمرئی، در زمستان تا ۸۵درصد و در تابستان تا ۸۰درصد از هدر رفتن انرژی داخل ساختمان جلوگیری کرده ودر صرفه جوئی مصرف انرژی، نقش بسزائی داشته باشند.
* شیشه های محافظ دربرابر آتش نیز یکی دیگراز دستاوردهای فناوری نانو است. این محصول از طریق قراردادن یک لایه شفاف محتوای نانو ذرات سیلیس (SiO2) درمیان دو صفحه شیشه ای ساخته می شود که در هنگام گرم شدن شیشه این لایه شفاف تبدیل به محافظی سخت، تیره ومقاوم دربرابر آتش می شود.
منبع
Nanotechnology in Architecture and Building Engineering
Author: Mahmoud Glabchy – Katayoon Taghizadeh – Ehsan Soroush Nia
Publisher: Tehran University, Institute of Publishing
نویسنده:محمود گلابچی – کتایون تقی‌زاده – احسان سروش‌نیا
ناشر:دانشگاه تهران، موسسه انتشارات
عالی بود