فناوری نانو در ساختمان سازی

فناوری نانو در ساختمان سازی نقش بسزایی دارد، در این راستا بیشترین سهم را صنایع فولاد، شیشه وبتن ایفا می کنند. کاربرد نانو ذرات در صنعت ساختمان که مهمترین آن ها نانولوله های کربنی(CNT )و دی اکسید تیتانیوم(TiO2) هستند، عموما” در سازه های اصلی باعث افزایش خواص مکانیکی نمونه ها شده و در بخش نازک کاری نیز کاربرد نانو پوشش ها در نمای داخلی وخارجی ساختمان ها نیز از اهمیت ویژه ای برخورداراست.

فناوری نانو در صنعت ساختمان

نانو پوشش های ساختمان ضمن اینکه باعث دفع آب شده وجذب کثیفی را به حداقل می رسانند، نمای ساختمان را در مقابل اشعهUV مقاوم می سازند.این پوشش ها در سطوحی از جمله؛ سیمان، آجر، سفال، سنگ معمولی، کاشی ، مرمر، چوب، سرامیک، شیشه، فولاد وبتن به کار می روند.

ساخت بتن تقویت شده، خود تعمیر کننده و خود تمیز شونده، شیشه های خود تمیز شونده، مقاوم در برابر آتش وکنترل کننده انرژی ودر نتیجه صرفه جویی درمصرف انرژی، استفاده از رنگ های حاصل از این علم که باعث عدم نفوذ باکتری ها به ساختمان‌های اداری، مسکونی، بیمارستان هاوغیره شده وبه آنهاعمری طولانی، محیطی عاری از باکتری و ماهیتی غیر قابل کثیف شدن وفرسودگی می بخشند نیز از دیگر کاربردهای مهم فناوری نانوها در صنعت ساختمان است.

بدین ترتیب به راحتی می توان تشخیص داد که ما با دنیای تازه ای به نام فناوری نانو روبروهستیم. متخصصان این علم براین باورند که بعد از تولید ماشین های بخار، موتور وتوسعه IT ، فناوری این علم افق های تازه ای رابه دنیای انسان ها بازخواهد کرد. این فناوری، قادراست مواد را تا اندازه ای کوچک کند که با دوباره سازی آن ها بتوان مواد وفنآوری های جدیدی را به دنیا عرضه نمود.

برای مثال، گل رس وسرامیک را می توان به ابعاد نانو درآورده وبه صورت پودر با نانو پلیمرها مخلوط کرده ودر محیطی خنثی مصالحی سخت ومقاوم را که نمونه آن تا به حال دیده نشده بوجود آورد.

مزایای استفاده از فناوری نانو در صنعت ساختمان سازی

• افزایش کیفیت محصول
•  صرفه جویی در مصرف انرژی
• صرفه جویی اقتصادی
• افزایش کیفیت محصولات

فناوری نانو وپوشش های ساختمانی

این فناوری پوشش های ساختمان درسطوح داخلی وخارجی ساختمان ها ازجمله: سطوح شیشه ای، پلاستیکی، چوبی، فولادی، سنگی،آجری، کاشی، سرامیکی،سیمانی و بتنی و… استفاده می شوند. دراین سطوح (سطوح هوشمند) که عموما” فوق آبدوست و یا فوق آبگریزهستند واکنش ها برروی سطح صورت می گیرد. لازم به ذکر است که این پوشش ها ساختمان آنتی باکتریال بوده وبرای سلامتی انسان بی ضررهستند.

نانو پوشش های سنگ وچوب

این نانو پوشش ها ی آنتی باکتریال، مقاوم در برابر آب، هوا، مواد ارگانیکی و غیر ارگانیکی هستند و یکی از پوشش های اصلی صنعت ساختمان به شمار می روند. نانو پوشش های سنگ وچوب ترکیباتی هستند که ضمن حفظ ظاهر اصلی سطح باعث عدم ایجاد چسبندگی در سطح شده و آب، چربی وسایرو آلودگی ها را از سطح دفع می کنند.

ضمنا” نانو پوشش های سنگ وچوب برای سطوح سنگی نفوذ پذیرکه خاصیت مکندگی دارند نیز موارد استفاده بسیاری دارند. ترکیبات این نانو پوشش ها معمولا” شامل الماس، نقره، شیشه و سرامیک می باشند و باتوجه به موارد مصرف ممکن است متفاوت باشند، اما در اکثرآن ها فاز حامل آب والکل است وذرات آنها تا 300 درجه سانتيگراد مقاوم هستند.

مزیت ها

پوشش سطوح منفذ دار، حفظ تنفس سطوح، حفظ سطوح در برابرعوامل محیطی، امکان تمیز شدن لک ها ازجمله؛ چربی ها وروغن ها با آّب، جلوگیری از ایجاد کپک، جلبک و مشابه آنها و محافظت سطوح ازتاثیرنم وکثیفی ها.

موارد مصرف فناوری نانو در صنعت ساختمان 

سطوح چوبی

نانوپوشش های سنگ وچوب، علاوه بر استفاده در سطوح چوبی معمولی برای سطوح چوبی جلادار وسطوح چوبی رنگ شده هم مورد استفاده قرارمی گیرند. درسطوح چوبی جلادارسه ماه پس ازاعمال جلا مورد استفاده قرارمی گیرند وبرای سطوح چوبی رنگ شده ازنانوپوشش های چند منظوره استفاده می شود.

سیمان های الیافی

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 هاوکپک ها رامکیده وباتاثیر نورخورشید آنها رابخوبی درداخل ماتریس جایگزین می کند و دورکردن این لکه ها وکثیفی ها کار بسیار مشکلی است. استفاده ازنانوپوشش های سنگ وچوب درنمای ساختمان باعث عدم نفوذ کثیفی ها، باکتری ها وغیره به داخل ماتریس می شوند وظاهر اولیه نما را به خوبی حفظ می نمایند.

آجرها وسرامیک ها

درخت های بزرگ اطراف ساختمان ها با به جا گذاشتن آثار خود برروی سطوح ساختمان ها باعث می شوند نمای ساختمان ها به مرور زمان رنگ سبز درختان رابه خود گرفته وبرای تمیز کردن آن ها می بایست ازابزارتمیزکننده بافشارهای قوی استفاده شود، اما این عمل نیز باعث می شود پس از چند ماه درسطح ساختمان چسبندگی بیشتری ایجاد شود و سریع تر وراحت تراز قبل کثیفی ها رابه خود جذب کنند دراین گونه موارد نیز استفاده از با نانوپوشش های سنگ وچوب ضروری به نظر می رسد. شما می‌توانید جهت استعلام قیمت آجر به سیوان لند مراجعه کنید.

ماسه سنگ ها و بتن گازی

بتن گازی وماسه سنگ هایی که ساختار سفید رنگی دارند واغلب در آتلیه ها و ایوان ها به کار می روند، کثیفی ها وچربی ها را جذب کرده وظاهر آنها خیلی سریع به صورت نامطلوبی تغییرمی کند. در این شرایط استفاده ازتمیز کننده های بافشار بسیار قوی نیز کارساز  نمی باشد. اما در صورت استفاده از نانو پوشش های سنگ وچوب درحالی که به سطح اجازه تنفس داده می شود، باعث عدم نفوذ مواد به سطح می شوند، بدین ترتیب رنگ وساختار اصلی سطح حفظ می شود.

 کاشی ها و لوح های سنگی

استفاده ازنانوپوشش های سنگ وچوب باعث می شوند ساختمان ها همراه با باغچه ها و مجسمه های اطراف آن ها از تاثیرات محیطی محفوظ مانده و به مرورزمان در رنگ آن ها تغییری ایجاد نشود.

شیشه

نانو پوشش های شیشه در صنایع ساختمان واتومبیل بیشترین کاربرد را دارند، در ادامه به برخی ازکاربرد های آنها در صنایع ساختمانی اشاره شده است.

شیشه های خود تمیز شونده

این نوع 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 تماماً پخش شده وبخودی خود امکان تمیز شدن رابوجود مي آورد. نانو پوشش های استفاده شده برروی شیشه پس از شش هفته خاصیت خود تمیزشوندگی را از خود نشان می دهند.

بنا به گفته متخصصین نانو ذرات TiO2 موجود در اين نانو پوشش ها داراي 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 آب در سطح باعث می شود بدون اینکه لکه ای باقی بماند سطح ازکثیفی ها عاری شود.

شیشه های کنترل کننده انرژی

این نوع شیشه ها ضمن دارابودن تنوع دررنگ وسایر خصوصیات، قادرند باکاهش شدید امواج ماوراء بنفش ومادون قرمز عبوری وتنظیم عبور نورمرئی، در زمستان تا 85درصد ودر تابستان تا 80درصد از هدر رفتن انرژی داخل ساختمان جلوگیری کرده ودر صرفه جوئی مصرف انرژی، نقش بسزائی داشته باشند. شیشه های محافظ در برابر آتش 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.

شیشه‌های هوشمند

با استفاده از این فناوری می‌توان جذب نور را در این شیشه‌ها تغییر داد. این شیشه‌ها توانایی کنترل نور و گرما را به صورت یکجا دارند.

 شیشه‌های ضد انعکاس

از این شیشه‌ها می‌توان برای کاربردهایی که انعکاس نور پایین و عبور بالا لازم است استفاده نمود. مانند موژها‌ها، نمایشگاه‌های اشیا ارزشمند، ماشین‌ها، عینک ،موبایل و غیره. این شیشه‌ها از پرکابردترین‌های این فناوری در صنعت ساختمان سازی می‌باشند.

شیشه‌های ضد آتش

با استفاده از نانو ذرات شیشه‌های ضد حریقی به وجود آمده اند که در اثر حرارت، یک پوشش اسفنج مانند را تشکیل می‌دهند و از شکستن شیشه جلوگیری می‌کنند.

بتن

تحقیقات بسیاری در زمینه بکارگیری این فناوری درساختمان بتن درحال انجام است به منظور درک این مطلب در سطح علم پایه از فناوری هایی مانند؛ میکروسکپ هایAFM ،SEM ، FIB که برای مطالعه در مقیاس نانو ساخته شده اند استفاده می شود. جهت استعلام قیمت روز بتن به سیوان لند مراجعه کنید.

بتن خود ترمیم شونده

کنترل و جلوگیری از بروز ترک، یکی از مشکلات اساسی در هر سازه است. این فناوری این امکان را به وجود می‌آورد تا فرایند خود ترمیم شوندگی بلافاصله پس از وقوع آسیب انجام پذیرد.

نانوسیلیس ها(SiO2)

با استفاده از این نوع ذرات سیلیس می توان میزان تراکم ذرات را در بتن افزایش داده که این به افزایش چگالی میکرو و نانو ساختارهای تشکیل دهنده بتن ودر نتیجه ویژگی های مکانیکی می انجامد. افزودن نانو ذرات سیلیس به مواد بر مبنای سیمان هم موجب کنترل تجزیه شیمیایی ناشی ازH-C-S(کلسیم- سیلیکات – هیدرات)، که در اثر نشست کلسیم در آب رخ می دهد، ونیز جلوگیری از نفوذ آب به داخل بتن می شود که هردوی این موارد دوام بتن را افزایش می دهند.

نانو لوله های کربنی (CNT)

تحقیقات گسترده ای درخصوص کاربردهای نانو لوله های کربنی در حال انجام است وتاکنون خواص قابل ملاحظه ای از آن ها کشف شده است؛ برای مثال باوجود اینکه چگالی آن ها یک ششم چگالی فولاد است، مدول یانگ آنهاپنج برابر واستحکام آنها هشت برابر فولاد است. درصورت افزودن نیم الی یک درصد وزنی از این نوع لوله ها به ماتریس بتن خواص نمونه ها به طور قابل توجهی بهبود می یابد. (نانو لوله ها ی کربنی به صورت های تک جداره ویاچند جداره مورد استفاده قرار می گیرند)

نانولوله کربنی تک جداره

نانو ذرات رس (Nano-Clay)

برخی از انواع نانو ذرات درچسب های (ملات های binder) مختلف ونحوه تاثیر آنها برروی ویژگی های کلیدی مرتبط با فرسایش بتن؛ مانند ممانعت ازانتقال یون های کلر، مقاومت دربرابر دی اکسید کربن، پخش بخار آب، جذب آب وعمق نفوذ هدایت می شوند. نوعی حلال متشکل از رزین اپوکسی باوزن ملکولی پایین ونانو ذرات رس(Nano-Clay)، نتایج امیدوارکننده ای را در این زمینه نشان داده است.

نانوذرات اکسید آهن یا هماتیت(Fe2O3)

درصورت اضافه نمودن نانوذرات اکسید آهن به ماتریس بتن علاوه بر افزایش مقاومت بتن، پایش سطوح تنش بتن را ازطریق اندازه گیری مقاومت الکتریکی برشی امکان پذیر می سازد.

نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم (TiO2)

نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم هم برای بهبود ویژگی های بتن در نمای ساختمان ها به عنوان پوشش بازتاب کننده مورد استفاده قرار می گیرد. این ذرات ازطریق واکنشهای فوتوکاتالیستی قوی قادر به شکستن وتجزیه آلاینده های آلی،ترکیبات آلی فرار(VOC) وغشای باکتریایی هستند، به همین جهت برای ایجاد خاصیت ضد عفونی کنندگی به رنگ ها، سیمان ها وشیشه ها اضافه می شوند. بتن حاویTiO2 دارای رنگ سفید و درخشندگی خاصی است و این درخشندگی رابطور موثری حفظ می نماید. درحالی که ساختمان های ساخته شده بابتن معمولی فاقد چنین ویژگی هستند.

فولاد

فولاد یکی از فلزات بسیار مهم در صنعت ساخت وساز است. تحقیقات نشان داده است اضافه نمودن نانو ذرات مس به فولاد از ناهمواری های سطحی فولاد می کاهد و درنتیجه تعداد عوامل افزایش دهنده تنش ودر نهایت ترک خوردگی های ناشی از خستگی سازه هایی مانند پل ها و برج‌ها، که در آنها بارگذاری به طور متناوب انجام می گیرد رامحدود می سازد.

حسگرها

حسگرها ی مبتنی برفناوری نانو نیز می توانند به نوبه خودکاربردهای زیادی در سازه های بتنی داشته باشند؛ برای کنترل کیفیت ودوام بتن، این حسگرها می توانند برای هدف های مختلفی نظیر؛ اندازه گیری چگالی، میزان افت بتن، پارامترهای موثر دردوام بتن مانند؛ دما، رطوبت، غلظت کلر، PH ؛دی اکسیدکربن، تنش، خوردگی میلگردها وارتعاش طراحی شوند.

سیمان

همان طور که میدانید از سیمان در انواع فرایندهای ساخت و ساز استفاده می‌شود و در واقع کاربرد بسیار زیادی در فرایند ساختمان سازی دارد. فناوری نانو می‌تواند باعث بهبود قابل توجهی در خواص فیزیکی و شیمیایی سیمان شود.

بتن سبک

استفاده از بتن سبک در ساختمان سازی باعث سبک سازی بنا و مقاومت بیشتر در برابر زلزله می‌شود. همچنین استفاده از این بتن در صنعت ساختمان سازی مقرون به صرفه است. زیرا به علت کاهش جرم، ابعاد ستون‌ها،تیرها و ضخامت سقف‌ها کاهش می‌یابد. و این امر باعث صرفه جویی در مصرف مصالح ساختمانی می‌شود. همچنین این بتن به دلیل داشتن تخلخل‌های بسیار ریز، حداقل ۱۰ برابر بتن معمولی عایق حرارت و صوت است. شما می‌توانید جهت استعلام قیمت مصالح ساختمانی به سیوان لند مراجعه کنید.

 نانو بتن هوشمند گرمازا

نانو بتن هوشمند گرمازا می‌تواند در هر لحظه اطلاعات دقیقی از میزان درجه حرارت و تغییرات آن به سیستم کنترل کننده مرکزی ارسال کند و این دستگاه در صورت دیدن اخطار دمای یخبندان، سریعا اقدام به گرم کردن دمای آن محیط می‌کند.

فناوری نانو در رنگ‌ها

رنگ‌های خود تمیز شونده

با افزودن انواع مختلفی از نانو ذرات با قابلیت خود تمیزشوندگی به رزین رنگ‌ها میتوان این رنگ‌ها را تهیه نمود. این رنگ‌ها بسیار شفاف بوده و قابل استفاده برای تمامی سطوح داخلی و خارجی ساختمان هستند. این رنگ‌ها به منظور افزایش دوام، کاهش هزینه‌ها و کاهش زمان مورد نیاز برای نگهداری از تجهیزات، بسیار مورد توجه قرار دارند.

 رنگ‌های آنتی باکتریال

با کمک فناوری نانو و استفاده از پوشش‌های آنتی باکتریال، ویژگی ضدباکتری ذاتی در سطوح ایجاد می‌شود که با شستشو و یا استفده از مواد شوینده از بین نمیرود. این پوشش ها از رشد باکتری و میکروب ها در سطح جلوگیری نموده و باعث حفظ سطوح در برابر قارچ و کپک در اماکن عمومی و غیره می‌شود.

رنگ‌های آنتی استاتیک

استفاده از روکش‌های آنتی استاتیک با قابلیت هدایت الکتریکی و انتقال جریان الکتریسیته ساکن در مکان‌هایی که مواد قابل اشتعال وجود دارد، بسیار الزامی است. رنگ آنتی استاتیک حواص شیمیایی و فیزیکی بالایی دارد و استفاده از این نوع رنگ باعث بهبود کیفیت و دوام بالای آن می‌شود.

رنگ‌های مقاوم به خراش

این رنگ ها در مقابل خراش مقاوم اند. به طوری که میتوان از آنها در پوشش نمای خارجی، داخلی، درها و پنجره‌ها ، کفپوش‌ها و غیره استفاده نمود.

 

فناوری نانو در عایق‌ها

عایق‌های صوتی

در مواد عایق صوتی سرعت حرکت امواج صوتی کاهش می‌یابد. نانو عایق های صوتی ضخامت کمتری نسبت به عایق های معمولی دارند و در صنعت ساختمان سازی بیشتر استفاده شود.

عایق‌های حرارتی

در این عایق‌ها هرچه میزان مقاومت حرارتی بالاتر باشد، حرارت را کمتر از خود عبور می‌دهند و باعث صرفه جویی بیشتر می‌شود.

پس مطلوبیت عایق ها در ضخامت آنها نیست، بلکه در مقاومت حرارتی آنهاست.

عایق‌های رطوبتی

مقاومت در برابر نفوذ رطوبت، نقش بسیار مهمی در ماندگاری مواد ساختمانی دارد. نانو صفحات رس و فیبرهای سلولزی از جمله پوشش‌های مقاوم در برابر رطوبت هستند. این پوشش‌ها هیچ گونه عارضه جانبی ندارند.

سخن پایانی

در قرن بیست و یک، تکنولوژی حرف را می زند که باید در تمام مراحل زندگی آن را وارد کرد و از همین جمله می توان به اهمیت نانو تکنولوژی در صنعت ساخت و ساز پی برد. از همین رو خواند مطالب بیان شده در دسته بسیار بااهمیت قرار گرفته و در مطالب بالا که البته به دوبخش تقسیم شده به همه جنبه های نانو  اشاره شد که بی شک قدم بزرگی را در افزایش آگاهی افرادزمینه خواهد برداشت.