مقدمه ای بر نانو تکنولوژی

 

مواد نانو به موادی گفته می شود که حداقل یکی از ابعاد آن ( طول.عرض.ضخامت)زیر nm 100 باشد.مواد نانو ساختار با توجه به رفتارهای بارزی که از خود نشان داده اند مورد توجه بخش صنعت ودانشگاه در دهه های اخیر قرار گرفته اند. در این میان صنعت ساختمان با توجه به نیازهای خود چه از نظر استحکام . مقاومت و دوام و نیز کارایی بالا از استفاده کنندگان مهم مواد نانو ساختار به شمار می رود .
   
یک نانو متر یک هزارم میکرون یا حدود 100000برابر کوچکتر از موی انسان است . به طور کلی در یک تقسیم بندی عمومی.محصولات نانو مواد را می تئان به صورت های زیر بیان کرد:

فیلمهای نانو لایه: برای کاربرد عمدتاً الکترونیکی.

نانو پوششهای حفاظتی: برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی.حفاظت در برابر عوامل مخرب محیطی.

نانوذرات به عنوان پیش سازنده یا اصلاح ساز:پدیده های شیمیایی و فیزیکی نانو لوله هاونظور از یک ماده نانو ساختار یا واضح تر یک بدنه نانو ساختار. جامدی است که در آن انتظام اتمی .اندازه کریستالهای تشکیل دهنده و ترکیب شیمیایی در سراسر بدنه در مقیاس چند نانو متری گسترده شده باشد.
خواص فیزیکی و شیمیایی مواد نانو(درشکل و فرمهای متعددی که وجود دارند از جمله ذرات،الیاف.گلوله و ...)در مقایسه با مواد میکروسکوپی تفاوت اساسی دارند .تغییرات اصولی که وجود دارد نه تنها از نظر کوچکی اندازه بلکه از نظر خواص جدید آنها در سطح مقیاس نانو می باشد.

هدف نهایی از بررسی مواد در مقیاس نانو. یافتن طبقه طبقه جدیدی از مصالح ساختمانی با عملکرد بالا می باشد . که آنه را می توان به عنوان مصالحی با عملکرد بالا و چند منظوره اطلاق نمود.منظور از عملکرد چند منظوره . ظهور خواص جدید و متفاوت نسبت به خواص مواد معمولی می باشد به گونه ای که مصالح بتوانند کاربردهای گوناگونی را ارائه نمایند. 

در مطالب بعدی که خواهد آمد مواد نانو ساختاری معرفی خواهند شد که با توجه به نو ظهوربودن چنین موادی می توانند تحولی شگرف در صنعت ساختمان سازی و صنایع وابسته به آن ایجاد کنند.

2.مواد نانو کمپوزیت:

مواد نانوکمپوزیت بر پایه پلیمر(ماتریس پلیمری)اولین بار در سالهای 70 معرفی شده اند که از تکنولوﮊی سول_ﮊل جهت انتشار دادن ذرات نانو کانی درون ماتریس پلیمر استفاده شده است.
هر چند تحقیقات انجام شده در دو دهه گذشته برای توسعه تجاری این مواد توسط شرکت تویوتا در ﮊاپن در اواخر سالهای 80 صورت گرفته است. ولی رشته نانو کمپوزیت پلیمر هنوز در مرحله جنینی و در آغاز راه می باشد.
در این شرایط نانو آلومینا .بهترین ساختار نانوئی است که افق جدیدی را در صنعت سرامیک نوید می دهد.زیرا ا کاربرد این مواد پدیده ای است که از نظر مکانیکی .الکتریکی و خواص حرارتی به طور مناسب دارای تعادل بوده و در رشته های مختلف کاربرد دارد.از جمله می توان به چند نمونه اشاره کرد:تکنولوﮊی نانوفلزآرتوناید که اخیراً به طور تجاری .الیافنانویی آلومینا.انقلابی در رشته سرامیک بوجود آورده است. ذرات نانویی غیرفلز مانند:نانو سیلیکا نانو زیرکا و مواد دیگر اصلاح کننده سرامیک ها می باشند.

3.بتن با عملکرد بالا 1) (HPC

یکی از چالشهایی کهدر رشته مصالح ساختمانی بوجود آمده است .بتن با عملکرد بالا می باشد.این نوع بتن مقاوم از نوع مصالح کامپوزیت بوده و از نظر دوام جزو مصالح کامپوزیت و چند فازی مرکب و پیچیده می باشد .خواص و رفتار و عملکردبتن بستگی به نانو ساختار ماده زمینه بتن و سیمانی دارد که چسبندگی.پیوستگی و یکپارچگی را بوجود می آورد. 
بنابراین .مطالعات بتن و خمیر سیمان در مقیاس نانو برای توسعه مصالح ساختمانی جدید و کاربرد آنها حائز اهمیت می باشد.روش معمولی برای توسعه بتن با عملکرد بالا اغلب شامل پارامترهای مختلف از جمله طرح اختلاط بتن معمولی و بتن مسلح با انواع مختلف الیاف می باشد در مورد بتن به طور خاص. علاوه بر عملکرد با دوام و خواص مکانیکی بهتر .بتن با عملکرد بالای چند منظوره (MHPC) خواص اضافه دیگری را دارا می باشد .از جمله می توان به خاصیت الکترو مغناطیسی.وقابلیت به کارگیری در سازه های اتم(محافظت ازتشعشعات ) و افزایش موثر بودن آن در حفظ انرﮊی ساختمانها و...نام برد.  

4.نانو سیلیس آمورف:

در صنعت بتن .سیلیس یکی از معروف ترین موادی است که نقش مهمی در چسبندگی و پر کنندگی بتن با عملکرد بالا(HPC)ایفا می کند.
محصول معمولی همان سیلیکافیوم یا میکرو سیلیکا می باشد که دارای قطری در حدود1/0 تا 1 میلی متر می باشدودارای اکسید سیلیس حدود 90% می باشد.
می توتن گفت که میکرو سیلیکا محصولی است که در محدوده بالای اشل اندازه نانو متر جهت افزایش عملکرد کامپوزیت مواد سیمانی به کار برده می شود.
محصول نانوسیلیس متشکل از ذراتی هستند که دارای شکل گلوله ای بوده وبا قطر کمتر از 100نانو متر یا به صورت ذرات خشک پودر یا به صورت معلق در مایع محلول قابل انتشار می باشند.که مایع آن معمول ترین نوع سیلیس می باشد .
این نوع محلول در آزمایشات مشخص در بتن خود تراکم به کار گرفته شده است. نانو سیلیس معلق کاربردهای جند منظوره از خود نشان می دهد مانند:

. خاصیت ضد سایش 
.ضد لغذش
.ضد حریق
.ضد انعکاس سطوح

آزمایشات نشان داده اند که واکنش مواد نانوسیلیس با هیدرواکسید کلسیم در مقایسه با میکرو سیلیکا بسیار سریع تر انجام گرفته و مقدار بسیار کم این مواد همان تاثیر پوزولانی مقداربسیار بالای میکرو سیلیکا را در سنین اولیه دارا می باشد.
تمام کارهای اجام یافته بر روی کاربرد مواد نانو سیلیس کلوئیدی در بخش اصلاح خواص ریولوﮊی.کارپذیری و خمیر سیمان بوده است.آنچه که در اینجا مطرح است نتایج اولیه محصولات نانو سیلیس با قطری در محدوده 5 تا 100 نانو متر می باشد.


5.نانو لوله ها:

همان گونه که در مقدمه مقاله مطرح شد معمولاًالیاف برای مسلح کردن و اصلاح عملکرد مکانیکی بتن بکار برده می شوند.امروزه از الیاف فلزی .شیشه ای .پلی پرولین.کربن و...
در بتن برای مسلح کردن استفاده می شودولیکن تحقیقات روی بتن مسلح شده توسط نانو لوله کربنی انتشار نیافته است تا بتوان از نتایج آن برای مسلح کردن بوسیله نانولوله ها استفاده کرد.نانو لوله کربنی توسط LDJMA درسال1991 کشف شده استو کارهای بسیاری بر روی ساختار نانودر بخش فیزیک کوانتوم انجام یافته است بطوری که تحقیقات نوین بر روی تکنولوﮊی و مهندسی نانو در سطح جهانی نقش اساسی و اصلی بازی می کند. کربن60 و نانو لوله های نوین دارای ساختاری هستند که آنها را ازفولاد قوی تر و بسیار سبک میکند بطوریکه می توانند کشش را بدون شکستن تحمل نمایند و در آینده جایگزین الیاف کربن خواهد شد که در کامپوزیت ها به کار برده خواهد شد.
نانو لوله ها با توجه به تحقیقات انجام شده در مرکز تحقیقات بتن (وابسته به موسسه ACIشاخه ایران) دارای مقاومت کششی بیش از هر نوع الیاف بتنی شناخته شده می باشندو نیز نانو لوله ها خواص قابل ملاحظه حرارتی و الکتریکی از خود نشان می دهند. 
بطوریکه هادی بودن حرارت آن ها بیش از دو برابرالماس وهادی بودن الکتریکی آن ها در حدود 1000برابر فلز مس می باشد.
نانو لوله ها طبقه جدیدی از محصولات می باشند که انقلاب جدید در زمینه مصالح و مواد پیشرفته بوجود آورده اند.
یک نسل جدید از نانو کامپوزیت های چند منظوره می توانند به عنوان نانو لوله های کربنی در نقش الیاف مسلح کننده مناسب آن مواد مورد استفاده قرار گیرند . بنابر این نانو لوله های کربنی از اجزای کلیدی بدست آوردن هدف اصلی ذکر شده در فوق به نقش مصالح ساختمانی با عملکرد بالای چند منظوره.بازی می کنند.فناورى نانو وارد عرصه‌هاى مختلف زندگى مردم شده و توانسته تحول زيادى را در صنايع مختلف ايجاد کند اين فناورى در صنعت ساختمان نيز توانسته به جلوگيرى از هدر رفتن انرژى و مقاوم سازى ساختمان‌ها کمک کند.
صنعت ساختمان يک صنعت بسيار بزرگ است که موارد کامپوزيتى جديد توان خود را مى‌تواند در اين حوزه نشان دهند. با اين حال،‌ بايد يادآور شد که از رده خارج کردن مواد مرسوم ساخت و ساز، مثل بتن تقويت شده با فولاد از نظر قيمت مشکل است. اگر فقط خانه‌اى مسکونى را در نظر بگيريم، تصور ماده جديدى که قادر به رقابت با مواد مرسوم صرفا براى اهداف ساختمانى باشد مشکل است؛ مگر آسمان خراش‌هاى بسيار بزرگ! اما بخش‌هاى کوچکتر بازار مثل ساخت پل مى‌توانند از نانو تکنولوژى راحت‌تر بهره‌مند شوند.
با اين حال صنعت ساختمان بيش از ساختن يک ساختمان ماندنى است. ساختارهاى داخلى مخصوصاً در ادارات، اغلب از گستره وسيع‌ترى از مواد پايه ساختمانى خلق مى‌شوند. به علاوه دو محرکه اقتصادى ديگر موجود در اين صنعت، مى‌توانند به کاربردهاى نانتکنولوژى ختم شوند. اين دو محرکه به اين دو واقعيت مربوط مى‌شوند، که ساختمان‌ها هزينه سرمايش و گرمايش به همراه دارند و اين که آنها براى استفاده مردمى طراحى مى‌شوند که نيازهايشان مى‌تواند کاملا متنوع و روز افزون باشد.
گسترده‌ترين کاربرد نانوتکنولوژى در اجراى ساختمانى يک سازه در لوله‌آلات و بست‌ها است که مواد کامپوزيت مبتنى بر نانوذرات، نانوالياف و احيانا نانو لوله‌ها، يا روکش‌هاى مبتنى بر نانو ذرات و مواد نانبلورين در اثر استحکام بهتر، وزن کمتر و سطوح ضد خراش سخت‌تر مصارف بى‌شمارى مى‌يابند.
گذشته از لوله‌آلات و بست‌ها، دو زمينه ديگر که نانو تکنولوژى مى‌تواند اثرى زودهنگام برجا بگذارد، صرفه‌جويى انرژى و ارتقاى زيست محيط درونى براى سازگارى بيشتر با ساکنان ساختمان مى‌باشد. مواد نانو حفره‌اى، عايق‌هاى حرارتى بسيار سبک‌وزنى هستند، و آئروژل‌ها به عنوان جايگزين فضاى هوا در شيشه‌هاى دو جداره قرار گرفته‌اند.
به علاوه روکش‌هاى مبتنى بر نانو ذرات، فناورى سل ـ ژل يا هر دو، نويد صرفه‌جويى انرژى در ساختمان‌ها را با کاهش تقاضا به تهويه هوايى به همراه دارند.

*استفاده فناورى نانو جهت رفع آلودگى فضاى محيط زندگى و کار


با در نظر گرفتن اثرات زيان‌بار و خساراتى که آلاينده‌هاى هوا از قبيل NOX، SOX، CO، هيدروکربن‌ها و غيره ناشى از رشد روز افزون جمعيت و صنعت در محيط زيست ايجاد مى‌کنند، لزوم تحقيق و مطالعه در اين زمينه و يافتن بهترين و عملى‌ترين راهکارها براى حل اين مشکل ضرورى مى‌کند. امروزه روش‌هاى علمى مختلفى در جهت کاهش يا حذف آلاينده‌هاى هوا در سراسر دنيا توسط متخصصان پيشنهاد و مورد استفاده قرار گرفته‌اند که هر کدام مبتنى بر اصول خاصى بوده و نتايج متفاوتى را ارائه مى‌کنند. يکى از اين روش‌ها استفاده از فناورى نانو است. در واقع نقش نانوپديده‌هايى همچون نانولوله‌ها، نانوحسگرها، نانوکامپوزيت‌ها در محيط زيست، با توانايى حذف يا کاهش آلاينده‌هاى هوا در دهه‌هاى اخير در کشور‌هاى مختلف به کار گرفته شده است.


نانوفوتوکاتاليست‌ها مى‌توانند بر روى سطح ديوارها، سطح لامپ‌هاى روشنايى و همچنين فيلتر دستگاه‌هاى تهويه مطبوع به عنوان بستر قرار بگيرند و با فعاليت کاتاليستى خود، بو و آلودگى‌هاى محيطى را تجزيه کرده و ضمن تصفيه هوا، سطح بهداشت محيط را بالا ببرند. براى مثال اکسيژن‌هاى مولکول دى‌اکسيدتيتانيوم، به عنوان يکى از مهم‌ترين فوتوکاتاليست‌هاى رايج، با آب موجود در هوا واکنش داده باعث واکنش بين اکسيژن و آب مى‌شوند که در نتيجه آن راديکال‌هاى OH آزاد شده باعث تجزيه‌هاى NOX ‌هاى موجود در آلودگى هوا شده، آن‌ها را به HNO بى‌ضرر تبديل مى‌کنند. جالب توجه اينکه ظرفيت تصفيه هواى 1000 متر مربع از سطوح پوشيده شده با فوتوکاتاليست‌، معادل ظرفيت تصفيه هواى 70 درخت صنوبر است.

 

فناوری نانو در صنایع ساختمان هم نقش بسزایی دارد، در این راستا بیشترین سهم را صنایع فولاد، شیشه و بتن ایفا می کنند. کاربرد نانو ذرات در صنعت ساختمان که مهمترین آن ها نانو لوله 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 و خارجی ساختمان ها نیز از اهمیت ویژه ای برخورداراست. نانو پوشش ها ی ساختمان ضمن اینکه باعث دفع آب شده و جذب کثیفی را به حداقل می رسانند، نمای ساختمان را در مقابل اشعه UV مقاوم می سازند. این نانو پوشش ها در سطوحی از جمله؛ سیمان ، آجر ، سفال ، سنگ معمولی ، کاشی ، مرمر ، چوب ، سرامیک ، شیشه ، فولاد و بتن به کار می روند. ساخت بتن تقویت شده، خود تعمیر کننده و خود تمیز شونده ، شیشه های خود تمیز شونده ، مقاوم در برابر آتش و کنترل کننده انرژی و در نتیجه صرفه جویی درمصرف انرژی، استفاده از رنگ های حاصل از علم نانو که باعث عدم نفوذ باکتری ها به ساختمان های اداری ، مسکونی ، بیمارستان ها و غیره شده و به آنها عمری طولانی ، محیطی عاری از باکتری و ماهیتی غیر قابل کثیف شدن و فرسودگی می بخشند نیز از دیگر کاربردهای مهم فناوری نانو در صنعت ساختمان است. بدین ترتیب به راحتی می توان تشخیص داد که ما با دنیای تازه ای به نام فناوری نانو روبرو هستیم. متخصصان علم نانو براین باورند که بعد از تولید ماشین های بخار ، موتور و توسعه IT ، فناوری این علم افق های تازه ای را به دنیای انسان ها بازخواهد کرد. فناوری نانو ، قادراست مواد را تا اندازه ای کوچک کند که با دوباره سازی آن ها بتوان مواد و فنآوری های جدیدی را به دنیا عرضه نمود.

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




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 و بتنی و ... استفاده می شوند. دراین سطوح (سطوح هوشمند) که عموما" فوق آبدوست و یا فوق آبگریز هستند واکنش ها بر روی سطح صورت می گیرد. لازم به ذکر است که نانو پوشش ها ساختمان آنتی باکتریال بوده و برای سلامتی انسان بی ضرر هستند.



نانو پوشش های سنگ و چوب


این نانو پوشش های 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 و سایر آلودگی ها را از سطح دفع می کنند. ضمنا" نانو پوشش های سنگ و چوب برای سطوح سنگی نفوذ پذیر که خاصیت مکندگی دارند نیز موارد استفاده بسیاری دارند. ترکیبات این نانو پوشش ها معمولا" شامل الماس ، نقره ، شیشه و سرامیک می باشند و با توجه به موارد مصرف ممکن است متفاوت باشند ، اما در اکثر آن ها فاز حامل آب و الکل است و ذرات آنها تا 300 درجه سانتیگراد مقاوم هستند. 

مزیت ها: پوشش سطوح منفذ دار ، حفظ تنفس سطوح ، حفظ سطوح در برابرعوامل محیطی ، امکان تمیز شدن لک ها از جمله ؛ چربی ها و روغن ها با آّب ، جلوگیری از ایجاد کپک ، جلبک و مشابه آنها و محافظت سطوح ازتاثیرنم و کثیفی ها. 


موارد مصرف

سطوح چوبی 

نانو پوشش های سنگ و چوب ، علاوه بر استفاده در سطوح چوبی معمولی برای سطوح چوبی جلادار و سطوح چوبی رنگ شده هم مورد استفاده قرارمی گیرند. در سطوح چوبی جلادار سه ماه پس از اعمال جلا مورد استفاده قرار می گیرند و برای سطوح چوبی رنگ شده از نانو پوشش 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 و کثیفی تبدیل می شوند. سیمان استفاده شده در نمای ساختمان ها، کثیفی ها و کپک ها رامکیده و با تاثیر نورخورشید آنها را بخوبی در داخل ماتریس جایگزین می کند و دورکردن این لکه ها و کثیفی ها کار بسیار مشکلی است. استفاده از نانو پوشش های سنگ و چوب در نمای ساختمان باعث عدم نفوذ کثیفی ها ، باکتری ها و غیره به داخل ماتریس می شوند و ظاهر اولیه نما را به خوبی حفظ می نمایند.


آجرها و سرامیک ها

درخت های بزرگ اطراف ساختمان ها با به جا گذاشتن آثار خود بر روی سطوح ساختمان ها باعث می شوند نمای ساختمان ها به مرور زمان رنگ سبز درختان را به خود گرفته و برای تمیز کردن آن ها می بایست از ابزار تمیز کننده با فشارهای قوی استفاده شود، اما این عمل نیز باعث می شود پس از چند ماه درسطح ساختمان چسبندگی بیشتری ایجاد شود و سریع تر و راحت تر از قبل کثیفی ها را به خود جذب کنند در این گونه موارد نیز استفاده از با نانو پوشش های سنگ و چوب ضروری به نظر می رسد.


ماسه سنگ ها و بتن گازی

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


کاشی ها و لوح های سنگی

استفاده از نانو پوشش های سنگ و چوب باعث می شوند ساختمان ها همراه با باغچه ها و مجسمه های اطراف آن ها از تاثیرات محیطی محفوظ مانده و به مرور زمان در رنگ آن ها تغییری ایجاد نشود.



شیشه 

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


شیشه های خود تمیز شونده

این نوع نانو پوشش ها، با ضخامت چند نانومتر در سطح شیشه یک فیلم آب دوست تشکیل می دهند، سطح هیدروفیل آنها از تاثیر نور خورشید یک فوتوکاتالیست تشکیل داده و آب جمع شده در سطح، در مقابل نیروی جاذبه زمین میزان آب / هوا را برروی خود افزایش داده و بدین ترتیب آب جمع شده در سطح تماما" پخش شده و بخودی خود امکان تمیز شدن را بوجود می آورد. 

نانو پوشش های استفاده شده بر روی شیشه پس از شش هفته خاصیت خود تمیز شوندگی را از خود نشان می دهند. بنا به گفته متخصصین نانو ذرات 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 قادر به شکستن و تجزیه آلاینده های آلی است. این تاثیر پس از گذشت 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 و سپس کثیفی های محیط را به صورت کاتالیتیک تجزیه نموده و از بین ببرد. خاصیت پخش شوندگی مساوی آب در سطح باعث می شود بدون اینکه لکه ای باقی بماند سطح از کثیفی ها عاری شود.



شیشه های کنترل کننده انرژی

این نوع شیشه ها ضمن دارابودن تنوع در رنگ و سایر خصوصیات، قادرند با کاهش شدید امواج ماوراء بنفش و مادون قرمز عبوری و تنظیم عبور نور مرئی، در زمستان تا 85 درصد و در تابستان تا 80 درصد از هدر رفتن انرژی داخل ساختمان جلوگیری کرده و در صرفه جوئی مصرف انرژی، نقش بسزائی داشته باشند.


شیشه های محافظ در برابر آتش

شیشه های محافظ در برابر آتش نیز یکی دیگر از دستاوردهای فناوری نانو است. این محصول از طریق قراردادن یک لایه شفاف محتوای نانو ذرات سیلیس (SiO2) در میان دو صفحه شیشه ای ساخته می شود که در هنگام گرم شدن شیشه این لایه شفاف تبدیل به محافظی سخت، تیره و مقاوم دربرابر آتش می شود. 



بتن

تحقیقات بسیاری در زمینه بکارگیری فناوری نانو در ساختمان بتن درحال انجام است به منظور درک این مطلب در سطح علم پایه از فناوری هایی مانند؛ میکروسکپ های AFM ، SEM ، FIB که برای مطالعه در مقیاس نانو ساخته شده اند استفاده می شود.


نانو سیلیس ها ( SiO2 )

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


نانو لوله های کربنی ( CNT )

تحقیقات گسترده ای درخصوص کاربرد های نانو لوله های کربنی در حال انجام است و تاکنون خواص قابل ملاحظه ای از آن ها کشف شده است؛ برای مثال باوجود اینکه چگالی آن ها یک ششم چگالی فولاد است، مدول یانگ آنها پنج برابر و استحکام آنها هشت برابر فولاد است. در صورت افزودن نیم الی یک درصد وزنی از این نانولوله ها به ماتریس بتن خواص نمونه ها به طور قابل توجهی بهبود می یابد. (نانو لوله های کربنی به صورت های تک جداره و یا چند جداره مورد استفاده قرار می گیرند.)

نانو ذرات رس ( Nano-Clay )

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


نانو ذرات اکسید آهن یا هماتیت ( Fe2O3 )

درصورت اضافه نمودن نانوذرات اکسید آهن به ماتریس بتن علاوه بر افزایش مقاومت بتن، پایش سطوح تنش بتن را از طریق 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 نانو ذرات ازطریق واکنشهای فوتوکاتالیستی قوی قادر به شکستن و تجزیه آلاینده های آلی،ترکیبات آلی فرار (VOC) و غشای باکتریایی هستند، به همین جهت برای ایجاد خاصیت ضد عفونی کنندگی به رنگ ها، سیمان ها وشیشه ها اضافه می شوند. بتن حاوی TiO2 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 و ساز است. تحقیقات نشان داده است اضافه نمودن نانو ذرات مس به فولاد از ناهمواری های سطحی فولاد می کاهد و در نتیجه تعداد عوامل افزایش دهنده تنش و در نهایت ترک خوردگی های ناشی از خستگی سازه هایی مانند پل ها و برج ها، که در آنها بارگذاری به طور متناوب انجام می گیرد را محدود می سازد.


حسگرها 

حسگرها ی مبتنی بر فناوری نانو نیز می توانند به نوبه خود کاربرد های زیادی در سازه های بتنی داشته باشند؛ برای کنترل کیفیت و دوام 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 و ارتعاش طراحی شوند.
 

 

   
   

br /ساختمان هایی که با سیمان های الیافی ساخته می شوند پس از مدتی به منبع لکه و کثیفی تبدیل می شوند. سیمان استفاده شده در نمای ساختمان ها، کثیفی ها و کپک ها رامکیده و با تاثیر نورخورشید آنها را بخوبی در داخل ماتریس جایگزین می کند و دورکردن این لکه ها و کثیفی ها کار بسیار مشکلی است. استفاده از نانو پوشش های سنگ و چوب در نمای ساختمان باعث عدم نفوذ کثیفی ها ، باکتری ها و غیره به داخل ماتریس می شوند و ظاهر اولیه نما را به خوبی حفظ می نمایند.

مسیر سایت