افزایش کیفیت مصالح با استفاده از تکنولوژی نانو

آیا با چگونگی افزایش کیفیت مصالح با تکنولوژی نانو آشنایی دارید؟ تکنولوژی نانو در صنعت ساختمان نه تنها برای ارتقاء کیفیت مصالح ساختمانی و عملکرد آن ها کاربرد دارد، بلکه نقش موثر و بسزایی در ذخیره انرژی ایفا می کند.

موضوع صرفه جویی در مصرف انرژی اهمیت بسیاری دارد؛ زیرا درصد بالایی از کل انرژی توسط ساختمان های تجاری و منازل مسکونی مصرف می شود. تاکنون برنامه های متعددی به منظور توسعه مقاومت و عملکرد متریال ساختمانی، ایمن سازی ساختمان، کارایی انرژی و افزایش 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 آن ها می شود.

برخی از نانو ذراتی که عامل بروز چنین ویژگی هایی هستند، شامل نانو لوله های کربنی، نانو سیلیکا، فلزات نانو ساختاری و نانو فیبرهای کربنی می باشند. با این مقدمه در ادامه این نوشته از ساختمانچی به بررسی افزایش کیفیت مصالح با استفاده از تکنولوژی نانو می پردازیم. با ما همراه باشید.

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 تولید مصالح ساختمانی با کارایی بالا می شود و ضمن ایجاد ارزش افزوده، باعث افزایش دوام و کیفیت مصالح ساختمانی گردیده است.

استراتژی تجاری سازی در حوزه فناوری نانو، باید با نیازهای ساختمان سازی منطقی باشد. بنابراین حمایت از پژوهشگران، تولید کنندگان و کاربران محصولات نوآورانه ضروری به نظر می رسد. توسعه فناوری نانو در صنعت ساخت و ساز می تواند به تولید محصولاتی با قابلیت ها و کارکردهای بالا منجر شود.

بنابراین انتظار می رود همگام با پیشرفت فناوری نانو در ایران، صنعت ساخت و ساز نیز به عنوان یکی از بزرگ ترین صنایع در کشور، بازار گسترده ای از محصولات بر پایه نانو را در دست گیرد. در زیر به توضیح برخی از کاربردهای فناوری نانو در صنعت ساختمان می پردازیم.

نانو لوله های کربنی یا Carbon nanotubes

این نانو ذرات، مقاومت مکانیکی سیمان را بالا می برد و از ساییدگی آن جلوگیری می کنند. همچنین خاصیت حرارتی و مکانیکی سرامیک را نیز افزایش می دهند. این نانو لوله های کربنی دارای دو نوع تک جداره و چند جداره می باشند.

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

نانوذرات دی اکسید سیلیکون یا 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 ۵ تا ۳۰ 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 از طریق قراردادن یک لایه شفاف محتوای نانو ذرات دی اکسید سیلیکون در میان دو صفحه شیشه ای تولید می شوند که در هنگام گرم‌شدن شیشه، این لایه شفاف تبدیل به محافظی سخت، تیره و مقاوم در برابر آتش می گردد.

نانو ذرات اکسید آهن یا 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 یا 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 در پنجره ها، آن ها را ضد غبار و در برابر رسوب مقاوم می کند.

نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم از طریق واکنش های فوتوکاتالیستی قوی قادر به شکست و تجزیه آلاینده ها و ترکیبات آلی و غشای باکتریایی هستند؛ به همین جهت برای ایجاد خاصیت ضد عفونی کنندگی به رنگ ها، سیمان و شیشه 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 می گیرند.

نانوذرات مس یا Copper nanoparticles

نانو ذرات مس استیل را در برابر خوردگی و زنگ زدگی مقاوم می کند و جوش پذیری آن را بالا می برد و در نهایت باعث فرم دهی و شکل پذیری آن می شود.

نانوذرات نقره یا Silver nanoparticles

نانو ذرات نقره 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 آن ها می شود.

نماهای خارجی تنها زمانی در مقابل تجمع میکروب ها محفوظ هستند که نانو ذرات نقره در فرمولاسیون آن ها به کاررفته باشد.

مزایای استفاده از فناوری نانو در صنعت ساختمان

• صرفه جویی در مصرف انرژی
• صرفه جویی اقتصادی
• افزایش کیفیت محصولات
• بهبود عملکرد مصالح ساختمانی

کاربردهای 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 برند؛ در آب گریز به واسطه تشکیل قطرات کروی شکل و در آب دوست از طریق تشکیل ورقه های نازک آب روی سطح.

امروزه نگهداری ساختمان و اجزای آن ها 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 تلاش اند تا با استفاده از راهکارهای پیشگیرانه، مانع از بروز بیماری شوند.

با استفاده از پوشش های آنتی باکتریال و به کمک 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.

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 کرد.

شیشه های کنترل کننده انرژی

حدود یک سوم انرژی یک ساختمان از طریق پنجره ها هدر می رود. به همین دلیل تلاش برای کاهش مصرف انرژی در ساختمان ها بر روی پنجره ها متمرکز می باشد. نیاز به ذخیره انرژی باعث می شود تا انواع جدیدی از پنجره های شیشه ای در ساختمان ها به کاربرده شوند.

شیشه های خود تمیز شونده

شیشه های خود تمیز شونده از سال ۲۰۰۲ 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 نیاز، لازم 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 گردد. این اکسیژن به لکه های چربی و مواد آلی روی سطح شیشه حمله می کند و با تجزیه سطح تماس بین شیشه و چربی، چسبندگی آن را کاهش می دهد و چربی می تواند بهتر شستشو و از سطح شیشه جدا شود.

عایق ها

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

بتن سبک

بتن سبک، بتنی است که وزن آن نسبت به بتن معمولی خیلی کمتر می باشد و در ساخت آن از سیمان، 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.

کلام آخر

آن چه که در این نوشته به بیان آن پرداختیم در واقع چگونگی افزایش کیفیت مصالح با استفاده از تکنولوژی نانو می باشد. همانطور که گفتیم این نانوذرات با بهبود کیفیت مصالح در نهایت سبب بهبود مقاومت و عملکرد آن ها می شوند.

امیدواریم با ارائه این مطلب توانسته باشیم اطلاعات مفیدی را در اختیار شما عزیزان قرار دهیم. نظرات، انتقادات و پیشنهادات ارزشمند خود را در مورد این نوشته با ما در میان بگذارید.