كاربرد تكنولوژي نانو در صنعت ساختمان

از فناوري نانو به عنوان رنسانس فناوري ياد مي‌شود.

فناوري نانو يا نانوتكنولوژي رشته‌اي از دانش كاربردي و فناوري است كه جستارهاي گسترده‌اي را پوشش مي‌دهد. موضوع اصلي آن نيز مهار ماده يا دستگاه‌هاي در ابعاد كمتر از يك ميكرومتر، معمولا حدود يك تا ۱۰۰ نانومتر است. در واقع نانوتكنولوژي فهم و به‌كارگيري خواص جديدي از مواد و سيستم‌هايي در اين ابعاد است كه اثرات فيزيكي جديدي ـ عمدتا متاثر از غلبه خواص كوانتومي بر خواص كلاسيك ـ‌ از خود نشان مي‌دهند.

حرفه معماري امروزه بيش از هر زمان ديگري با گستره عظيمي از مواد و مصالح روبه‌رو است اگر چه انتخاب محصولاتي كه كمترين اثرات زيست‌محيطي را به دنبال دارند مهم‌ترين مساله در انتخاب مواد و مصالح پايدار است، ولي بايد ساير جنبه‌هاي آن همانند زيبايي و كيفيت بصري، قابل مرمت و نگهداري بودن، دسترسي راحت و ارزان به آنها را نيز مد نظر داشت. مصالح در طول چرخه خود بر محيط تاثير مي‌گذارند و مقياس تاثيرگذاري آنها مي‌تواند حتي گستره عظيم جهان را نيز در بر گيرد. مثلا استفاده از برخي مواد مي‌تواند به افزايش دماي كره زمين منجر شده و بر آن تاثير زيادي داشته باشد. در توسعه پايدار مصالح ساختماني نقش مهمي دارند. اين مصالح بايد با كيفيت بالايي توليد شوند، داراي مواد سمي نباشند برگشت‌پذير بوده و در طول تمام چرخه زندگي خود، باعث صرفه‌جويي در مصرف انرژي شوند. اين نكته هم راستا با خاستگاه‌‌هاي اقتصادي و اجتماعي توسعه پايدار نيز مي‌باشد.

فناوري نانو با توليد ساختارهايي در مقياس نانومتر، امكان كنترل خواص ذاتي مواد را از جمله دماي ذوب، خواص مغناطيسي، ظرفيت بار و حتي رنگ مواد بدون تغيير در تركيب شيميايي به وجود مي‌آورد. نانوتكنولوژي نويدبخش پيشرفت‌هاي چشمگيري در زمينه‌هاي مختلف علمي شده است. اين علم با كنترل مواد در مقياس مولكولي، گشايش اسرار طبيعت در تمام عرصه‌ها از مهندسي تا پزشكي را نويد مي‌دهد. بسياري از خواص يك ماده از قبيل رنگ، استحكام و شكنندگي قابل كنترل مي‌گردد. امكان تهيه مصالح مناسب و با ويژگي‌هاي مورد نظر در بخش‌هاي مختلف ساختمان و تاسيسات و تجهيزات سرمايي و گرمايي وابسته به آن با توجه به نيازها و خواسته‌هاي ما، براي كاهش مصرف انرژي به صورت مستقيم و غيرمستقيم نقش بسزايي خواهد داشت. در بخش مواد و مصالح ساختماني و تاسيسات ساختماني مي‌توان به عمر زياد، ضربه‌پذيري زياد، شكنندگي كم و تغيير شكل‌هاي ناچيز اشاره نمود. به‌طور مثال مي‌توان به نمونه‌هايي از كاربردهاي فناوري نانو اشاره كرد. ساخت مصالح بسيار مقاوم در برابر نشست كه مي‌تواند در ساخت تاسيسات مورد نياز ساختماني به كار گرفته ‌شود، بهبود عملكرد لوله‌هاي انتقال آب، بالا بودن بازده الكتريكي و مكانيكي تاسيسات ساختمان‌ها، مقاوم‌سازي مصالح، عدم نياز به عايق كاري جداگانه در اين گونه مصالح و پاسخگويي به شرايط مختلف اقليمي كشور.

نكته: با توجه به رشد سريع تحقيقات علمي و عملي علوم و فنون نانو و ورود تقويت‌كننده‌ها و استحكام‌دهنده‌هاي نانويي در مصالح ساخت و ساز موج جديدي با شتاب فزاينده‌اي صنعت ساخت و ساز را در بر گرفته است

ساخت شيشه‌هاي خود تميزشونده كه حتي مشكل تميزكاري پنجره‌ها بخصوص در ساختمان‌هاي بلند را از ميان برمي‌دارد، با كمك فناوري نانو حاصل شده است و براي ساختمان‌ها مي‌توان علاوه بر جلوگيري از اتلاف انرژي در بخش‌هاي مختلف و استفاده بهينه انرژي در ساختمان، به حفظ و نگهداري ساختمان براي مدت طولاني و مقاوم‌سازي آن حتي براي حوادث غيرمترقبه (با صرفه اقتصادي) دست يافت. طراحي پايدار توجه به ويژگي‌هاي مواد را به عنوان يك عامل مهم براي جلوگيري از ضايعات و پسماندها مي‌داند. به عنوان مثال امروزه با استفاده از فناوري نانو در امر راهسازي مي‌توان با ايجاد يك سطح به هم بافته شده در بين لايه‌هاي زيرسازي و مصالح پوشاننده بر طول عمر پروژه افزود. اين مساله با بازدهي اقتصادي بالاتر همراه خواهد بود و گامي در راستاي بعد اقتصادي توسعه پايدار است.

كاربرد مواد نانو در ساختمان‌سازي

با توجه به رشد سريع تحقيقات علمي و عملي علوم و فنون نانو در كليه علوم و صنايع، توجه بسيار كمي به كاربردهاي اين پديده در صنعت ساختمان و به‌طور عام در ساخت و ساز شده است ولي اخيرا با توجه به تقويت‌كننده‌ها و استحكام‌دهنده‌هاي نانويي در مصالح ساخت و ساز موج جديدي با شتاب فزاينده‌اي صنعت ساخت و ساز را در بر گرفته است.

سيليسيم دي اكسيد يا سيليكا فراوان‌ترين ماده سازنده پوسته زمين است. اين تركيب با فرمول شيميايي SiO2 ساختاري شبيه الماس دارد، ماده‌اي بلوري و سفيد رنگ كه دماي ذوب و جوش آن نسبتا زياد است. SiO2 در طبيعت به ۲ شكل بلوري و آمورف (بي‌شكل)‌يافت مي‌شود. كاربرد مهم سيليس در توليد انواع بتون است كه كيفيت و خواص محصول توليدشده آن بستگي زيادي به نوع و اندازه ذرات سيليكا دارد و نانولوله‌هاي كربني داراي دانسيته بسيار كم نسبت به فولاد و آلومينيوم مي‌باشد. به طوري كه دانسيته آن تقريبا يك‌پنجم دانسيته فولاد و يك‌سوم دانسيته آلومينيوم مي‌باشد. از كاربردهاي مهم نانولوله‌ها در ساخت سازه‌هاي سبك و مقاوم در مقابل كشش مطرح است كه با كاهش وزن سازه مقاومت آن در مقابل زلزله به دليل كاهش نيروهاي وارده به سازه افزايش مي‌يابد. در اينجا به بررسي اهميت و اثرات استثنايي سيليسيم در بتون تاكيد مي‌شود.

مواد نانو به عنوان موادي كه حداقل يكي از ابعاد آن (طول و عرض و ضخامت) زير۱۰۰ نانومتر باشد تعريف شده‌اند. يك نانومتر، يك‌هزارم ميكرون يا حدود ۱۰۰ هزار برابر كوچكتر از ضخامت موي انسان است. خواص فيزيكي و شيميايي مواد نانو (در شكل و فرم‌هاي متعددي كه وجود دارند ازجمله ذرات، الياف، گلوله و…) در مقايسه با مواد ميكروسكوپي نوع ديگر تفاوت اساسي دارند. تغييرات اصولي كه وجود دارد نه‌تنها از نظر كوچكي اندازه بلكه از نظر خواص جديد آنها در سطح مقياس نانو مي‌باشد.

نانو پوشش‌هاي ساختمان در سطوح داخلي و خارجي ساختمان‌ها ازجمله: سطوح شيشه‌اي، پلاستيكي، چوبي، فولادي، سنگي، آجري، كاشي، سراميكي، سيماني، بتوني و… استفاده مي‌شوند. در اين سطوح (سطوح هوشمند) كه عموما فوق آبدوست يا فوق آبگريز هستند واكنش‌ها روي سطح صورت مي‌گيرد. لازم به ذكر است كه نانو پوشش‌هاي ساختمان آنتي‌باكتريال بوده و براي سلامت انسان بي‌ضرر هستند.

وضعيت جهاني نانو

از فناوري نانو به عنوان «رنسانس فناوري» و «روان‌كننده جريان سرمايه‌گذاري» ياد مي‌شود. ورود محصولات متكي بر اين فناوري جهشي بس عظيم در رفاه و كيفيت زندگي و توانايي‌هاي دفاعي و زيست‌محيطي به همراه خواهد داشت و موجب بروز جابه‌جايي‌هاي بزرگ اقتصادي خواهد شد. هم‌اكنون بخش‌هاي دولتي و خصوصي كشورهاي مختلف جهان شامل ژاپن، آمريكا، اتحاديه اروپا، چين، هند، تايوان، كره جنوبي، استراليا، اسرائيل و روسيه در رقابتي تنگاتنگ بر سر كسب پيشتازي جهاني در لااقل يك حوزه از اين فناوري به سر مي‌برند. هم اكنون حدود ۳۰ كشور دنيا در زمينه فناوري نانو داراي «برنامه ملي» يا در حال تدوين آن هستند و طي ۵ سال گذشته بودجه تحقيق و توسعه در امر فناوري نانو را به ۵/۳ برابر افزايش داده‌اند. كشورهاي ژاپن و آمريكا نيز فناوري نانو را اولين اولويت كشور خود در زمينه فناوري اعلام كرده‌اند. صنعت ساختمان سرمايه عظيمي را به خود اختصاص مي‌دهد ـ كه علاوه بر هزينه ساخت آن شامل هزينه نگهداري نيز مي‌شود ـ مي‌توان به اتكاء به نانوتكنولوژي هم عمر مفيد ساختمان را افزايش داد و هم مي‌توان انرژي را مديريت كرد به گونه‌اي كه پايدار بمانيم و با ارتقاي كيفيت زندگي راه را براي آيندگان نيز هموار سازيم.

نانو پوشش های آبگریز نیکا پاک

یکی از نمونه های تجاری نانو پوشش ها ، که دارای خاصیت ضد میکروبی ، مقاوم در برابر آب ، هوا مواد ارگانیکی و غیر ارگانیکی هستند و یکی از پوشش های اصلی ساختمان به شمار می روند .

این ترکیبات علاوه بر حفظ ظاهری سطح ، باعث عدم ایجاد چسبندگی در سطح شده و آب ، چربی و سایر آلودگی ها را از آن دفع می کند و علاوه بر آن ، برای سطوح سنگی نفوذ پذیر که خاصیت مکندگی دارند نیز بسیار کاربردی است .

ترکیبات اصلی این نانو پوشش ها معمولا شامل الماس نقره ، شیشه و سرامیک هستند اما با توجه به موارد مصرف آن ممکن است درصد استفاده از این ترکیبات متفاوت باشد .

نکته قابل توجه این است که در اکثر آن ها ذرات تا ۳۰۰ درجه سانتیگراد مقاوم هستند. از دیگر مزایای این پوشش ها حفظ تنفس سطوح ، محافظت از سطوح در برابر عوامل محیطی ، امکان شستشوی لکه های چربی و روغن و جلوگیری از ایجاد کپک ، جلبک و مشابه آن می باشند . نانو پوشش های نیکا پاک می توان در نمای ساختمان هایی که از سیمان ساخته می شوند نیز به کار روند ، چرا که در اکثر موارد ، نمای سیمان پس از مدتی کاملا کثیف می شوند آلودگی ها را می مکند و تحت اثر نور خورشید الودگی ها را در داخل ساختار سیمان جایگزین می کند .

استفاده از این پوشش ها در نمای ساختمان باعث عدم نفوذ کثیفی ها ، باکتری ها و غیره به داخل ساختار مصالح می شود و ظاهر اولیه نما را به خوبی حفظ می کند .

معمولا در نما های آجری ، ماسه سنگی ، بتنی آلودگی ها به سرعت جذب می شود و در ظاهر آن ها تغیرات نا مطلوبی خواهد داشت . در چنین شرایط استفاده از تمیز کننده های فشار قوی نیز کارساز نمی باشد ، اما در صورت استفاده از این پوشش ها ، همچنان که به سطح اجازه تنفس داده می شود از نفوذ مواد به سطح نیز جلوگیری می گردد . بدین ترتیب رنگ و ساختار اصلی آن حفظ می شود .

نانو پوشش های فتوکاتالیست (خود تمیزشونده) مخصوص شیشه

یکی از مهمترین انواع نانو پوشش ها ، در شیشه های خودتمیز شونده به کار می رود ، این پوشش ها با ضخامت چند نانومتر ، با تشکیل یک فیلم آبدوست در سطح شیشه تشکیل و میزان آب جمع شده در سطح خود را افزایش می دهد . در مقابل نیروی جاذبه زمین میزان آب و هوا بر روی سطح این پوشش افزایش می یابد ، بدین ترتیب آب جمع شده روی سطح تماما پخش شده و با نور خورشید تمیز می شود .

نانو پوشش های فتوکاتالیست (خود تمیزشونده) مخصوص سطوح سیمانی رنگ شده

یکی دیگر از انواع نانو پوشش ها مخصوص نما های سیمانی رنگ شده می باشد که علاوه بر محافظت از رنگ در مقابل عوامل طبیعی و بالا بردن عمر رنگ ،نور خورشید باعث تجزیه شدن آلودگی ها می شود .

محلول ضد سایش مخصوص سنگ کف

این محلول علاوه بر آبگریز نمودن ، سختی سنگ را بالا می برد و خاصیت ضد سایشی هم داشته و از مات شدن و لک شدن سطح مورد نظر جلوگیری می کند. بر اثراستفاده از این پوشش ها برای سالن ها و لابی و در قسمت پارکینگ ساختمان ، ریزش احتمالی روغن و آلودگی های دیگر موجب کثیفی سنگ کف نمی شود . ذرات روغن ریخته شده بر روی سنگ کف به دلیل وجود لایه نانو به صورت قطره ای بر روی سطح می مانند و به درون سنگ نفوذ نمی کنند . در نتیجه آلودگی های موجود بر روی لایه نانو تا انجام نظافت دوره ای ساختمان به همان شکل قطره ای باقی می مانند و با انجام نظافت از روی لایه پاک خواهند شد.

پوشش های آنتی باکتريال

یک فیــلم به طــور کاملاً نامــرئی بر روی سطـح تشکیل می دهد که هـمراه با خاصــیت ضـد مــیکروبی مـی باشد. این پوشش، بــهداشت در مــنـازل را توســط محافـظت در برابر باکـتری ها و ویـروس ها بهبود می بخشد عــلاوه بر این سطــوح غیر چسـبنده (پر نمودن منافذ مستعد برای نـفوذ میکروب ها) و آسان تمـیز شونده، پدیـد می آورد. آلایــنده ها و ریزگردها را می تــوان به راحتی از سطوح دور نمود و دیگر نیازی به استفاده از مواد ضدعفــونی کــننده جهت تمیز کردن نیست. پوشش اعمال شده بر روی بند کشی کاشی در حــمام و سرویـس های بهــداشتی، از رشد جلبـک ها جلوگیری می کند. این محلول می توان در سطوح استخر ها و دیوارهای مناطق مرطوب (شمال کشور) استفاده نمود و از رشد جلبرگ ، خزه و مشابه آن جلوگیری کند .

روش اجرا

سطح ابتدا بايد به دقت از هر نوع آلودگی، چربی و روغن تميز شود. به اين منظور تميز کننده کارواش توصيه می­شود.. سپس سطح بايد با آب فشار بالا تميز شسته شود. قبل از اعمال پوشش سطوح بايد تميز باشند و عاری از هر گونه روغن و آلودگی باشند. عمليات پوشش دهی بايد فوراً بعد از تميزکاری انجام شود. بعد از اعمال پوشش به مدت ۳ ساعت سطح نبايد بطور مکانيکی يا دستی پولیش یا تميز شود. همچنين در طول مدت اين زمان توصيه می شود که سطح با آب نيز تماس نداشته باشد.

محلول نانو پاک را کاملا هم زده يا تکان دهيد.. محلول آماده شده را می توان بر روی سطح اسپری يا پوليش نمود. .

اگر پوشش دهی بطور درست انجام شده باشد قطره آب روی سطح پخش نشده و بصورت يک مرواريد از روی سطح برای محلول هیدروفوب عبور می کند (بعد از حداقل ۳ ساعت )…

بعد از گذشت ۱۰ دقيقه پوشش خشک می شود. خشک شدن کامل بعد از ۳ ساعت انجام می شود. همچنین حداکثر زمان واکنش­ها ۱ روز میباشد.

اين عمليات بايد در شرايط رطوبتی و دمايی نرمال انجام شود. هر گونه رطوبت يا آلودگی روی سطح يا عدم خشک شدن کامل سطح قبل از پوشش دهی می تواند باعث کاهش چسبندگی پوشش به سطح شود. اعمال پوشش روی سطوح در دمای محیط معمولی انجام می شود. از تماس مستقيم دست هنگام استفاده جلوگيری شود و از دستکش استفاده شود

کاربردهای فناوری نانو در صنعت ساختمان

امروزه نقش بسزای فناوری نانو در ساختمان به ویژه در بخش نانو پوشش ها در نمای داخلی و خارجی ساختمان از اهمیت ویژه ای برخوردار است .

نانو پوشش های آبگریز ساختمان موادی هستند که باعث دفع آب می شود ، جذب کثیفی را به حداقل می رسانند و نمای ساختمان را در مقابل اشعه فرابنفش مقاوم می سازد .

این پوشش ها در سطوح داخلی و خارجی ساختمان از جمله سطوح آجری ، سنگی ، سیمانی ، شیشه ای ، چوبی ، کاشی ، سرامیکی ، و غیره قابل استفاده هستند .

Share this post on: