بیلدینگ پلاس
بیلدینگ پلاس

کاربرد نانوتکنولوژی در ساختمان

در این نوشتار برآنیم تا به معرفی کاربرد نانوتکنولوژی در تولید محصولات مورد استفاده در صنعت ساختمان بپردازیم.امروزه فناوری نانو فرصت های جدیدی را در صنعت ساختمان ایجاد کرده  است، مانند تولید مصالح ساختمانی و رنگ نانو بسیار بادوام، سبک و با عمر طولانی، عایق هایی بسیار مناسب در مکان هایی که عایق های معمول پاسخگو نیستند، استفاده در پردازش سطوح مانند شیشه، چوب و فلز و… . هدف از این امر بهبود عملکرد و افزایش طول عمر مصالح، عدم نیاز به پاک سازی سطوح و صرفه جویی در مصرف آب و انرژی است.

کاربرد نانوتکنولوژی در ساخت بتن

اگر چه موضوع این مقاله پیرامون اهمیت صنعت تازه توسعه یافته نانو است، اما واقعیت نشان می دهد که محصولات نانو در حال حاضر نقش جانبی ای در ساخت و ساز بازی می کنند و این نوآوری برای موفقیت در بخش تجاری نیاز به گذشت زمان دارد.

یکی از دلایل عدم رواج محصولات ساختمانی که برپایه نانوتکنولوژی هستند قیمت بالای آنهاست. در حال حاضر، مواد نانو و به عبارتی محصولات نانو هنوز هم به طور قابل توجهی گرانتر از سایر گزینه های محصولات دارای تکنولوژی است و از آنجایی که مصالح ساختمانی معمولا در مقادیر زیاد استفاده می شوند، با در نظر گرفتن کل حجم یک ساختمان یا سازه، یک تفاوت قیمتی کوچک می تواند در هزینه کل تاثیر قابل توجهی بگذارد. علاوه بر این، عملکرد فنی محصولات جدید باید ابتدا اثبات شود. به طور معمول طول عمر مفید ساختمان در محدوده ۲۰ تا ۳۰ سال محاسبه می شود. در نتیجه هنوز یک تجربه عملی دراز مدت با بسیاری از محصولات نانو وجود ندارد و اطلاعات کمی درباره عملکرد محصولات در دراز مدت در دست است . بنابراین، صنعت ساخت و ساز به محصولاتی که کارایی آنها اثبات شده است مانند مصالح معمول، تکیه می کند. همچنین وضعیت دانش ما درباره فراورده ها و محصولات صنعت نانو، امکانات و عملکردشان در صنعت ساخت و ساز در حال حاضر بسیار محدود است.

یک نظرسنجی که در سال ۲۰۰۹ انجام شده است نشان می دهد که اکثریت پاسخ دهندگان(۷۵%) از چگونگی کارایی محصولات ساختمانی نانو در صنعت اروپا آگاه نبودند و افرادی که آشنایی نسبی داشتند این شناخت  را از برچسب های اجباری ای که در محصولات تجاری جهت بازاریابی و فروش بهتر استفاده می شود، به دست آورده بودند. کاربرد نانو اغلب به این معنا که ماده ای به نام نانو در مصالح استفاده شده است نیست در حالیکه مواد نانو ممکن است در مقادیر زیادی از مواد موجود درگیر باشند.

کلمه نانو صرفا به ساختارهایی که در محدوده اندازه نانو هستند، اشاره می کند ، مانند اندازه منافذ یک ماده خاص، یا اندازه ساختار ملات یک ماده. البته استفاده از فناوری نانو در طراحی و تبلیغات محصولات در سالهای اخیر کاهش یافته است و دلیل آن پتانسیل اسیب رسانی به محیط زیست یا خطرات آن برای سلامتی انسان است و به الگوی خرید محتاط تری از طریق رسانه ها تبدیل شده است. این مقاله یک نمای کلی از کاربردهای فناوری نانو و محصولات آن را در صنعت ساخت و ساز ارائه می دهد و بر روی مسائل و خطرات زیست محیطی و انسانی تمرکز نمی کند.

محصولات ساختمانی که با فناوری نانو ساخته می شوند

لیست محصولات ساختمانی که در آنها از فناوری نانو استفاده شده است شامل محصولات سیمانی(ملات، سیمان، تایل های سقف)، رنگ ها، روغن های جلادهنده و دیگر محصولات طراحی شده در پوشش سطح است. محصولات نانو در صنعت ساخت در حال حاضر در چهار بخش متمرکز هستند:

  •  مصالح سیمانی ساخته شده با فناوری نانو
  • عایق صوتی و حرارتی یا تنظیم کننده دما
  • پوشش سطح برای بهبود عملکرد مصالح مختلف
  • محصولات نانوتکنولوژی حفاظت کننده در مقابل آتش
  • سلول های فتوولتاییک
کاربرد نانوتکنولوژی در ساخت بتن

استفاده از فناوری نانو در ساخت بتن

کاربرد نانوتکنولوژی در مصالح ساختمانی با پایه سیمان

ساخت بتن با کارایی بسیار بالا بوسیله نانوتکنولوژی (UHPC)

بتن یک نوع سنگ مصنوعی ساخته شده از سیمان، سنگدانه(شن، ماسه، اهک) و آب است. سالانه بیش از ده میلیارد تن بتن در سرتاسر جهان تولید می شود، می توان گفت ساخت این ماده در این مقیاس،تا کنون بزرگترین ساخته دست بشر در صنعت ساختمان است. قدرت بتن را می توان به مواد سوزنی شکلی(کلسیم سیلیکات هیدرات) در ساختارش نسبت داد که طی فرایند سخت شدن بتن به یکدیگر می چسبند. از میکروسکوپ های الکترونی برای به تصویر کشیدن و مطالعه ساختارهای به مقیاس نانو شامل تجزیه و تحلیل بین ساختار مواد نانو و ویژگی های آن  استفاده می شود. استفاده از فناوری نانو باعث ایجاد یک بهینه سازی هدفمند در مصالح ساختمانی برای یک ویژگی خاص می شود. در چند سال اخیر این موضوع به پیشرفت های جدید و بهبود مواد منجر شده است.

مواد چسبنده در مقیاس نانو که به بتن افزوده می شود خواص جدید در کارایی، قدرت و ماندگاری آن ایجاد می کنند. اضافه کردن ذرات سیلیکون دی اکسید در مقیاس نانو حفره های بتن را پر می کند و سبب سخت تر و متراکم تر شدن آن می شود. همچنین بتن با عملکرد بالا شامل الیاف فولادی می شود، که خاصیت کششی بتن را بهبود می بخشد. این نوع بتن مقاومت فشاری بیشتر از فولاد را نیز داراست. پلیمرهای افزوده شده (به عنوان مثال رزین های مصنوعی) به روانی و گیرش بتن کمک می کند. که در بتن های خود متراکم استفاده می شود. جرم مخصوص و قدرت بالای این نوع بتن سبب شده است از آن در سازه های مانند پل ها استفاده شود.

کاربرد نانوتکنولوژی در تهیه ملات ترمیم کننده بتن

تاثیرات خارجی، مانند نمک ها، هوای مرطوب، یخ زدگی، باد و باران، بارهای وارده و … سبب آسیب رسانی به سازه های بتنی مانند ترک خوردن و یا پوسته پوسته شدن سطح بتن می شود. با توجه به هزینه های صرف شده بالا در صنعت ساختمان، ملات تعمیرکننده بتن که مشخصات آن مبتنی بر فناوری نانو است، سبب بهبود ویژگی هایی مانند افزایش وزن مخصوص ، مقاومت فشاری، خمشی و کششی و مقاومت در برابر یخ زدگی می شود، همچنین به حداقل رساندن اسیب های بتن نیز کمک می کند.

ساخت محصولات و پوشش های بتنی اکتیو و کاتالیستی با فناوری نانو

تحت تاثیر اشعه UV و رطوبت، ذرات تیتانیم دی اکساید در مقیاس نانو واکنش های شیمیایی را تسریع می کند که آن تولید رادیکال اکسیژن می کند و سبب تجزیه مواد آلی می شود. این فرایند، به عنوان کاتالیست شناخته می شود و در صنعت ساخت و ساز و معماری، مصالح ساختمانی خود تمیزشونده نامیده می شوند و الودگی هوا را نیز کاهش می دهد.

زمانی که این نوع سیمان در یک لایه بتن به کار برده شود، فعالیت کاتالیستی نانو به تجزیه مواد آلی تشکیل شده بر روی آن کمک می کند و اغلب هنگام باران سطح بتن شسته می شود، در نمای بیرونی ساختمان ، نگهداری و حفظ ظاهر اصلی ساختمان برای دوره های طولانی حائز اهمیت است. به عنوان مثال رنگ سفید بتن در  کلیسای جابلی رم ساخته شده در سال ۲۰۰۳ نشان دهنده مقابله با اثرات خاک طی سالیان گذشته بوده است.

یک امکان دیگر محصولات بتنی کاتالیست، تصفیه هوا است. در مناطق شهری، سطح بالای نیتروژن اکساید ناشی از تردد وسایل نقلیه یک مشکل اساسی است. محصولات بتنی به کار رفته در بام و سنگ فرش ها با خاصیت فوتوکاتالیستی طراحی شده اند تا از طریق تبدیل نیتروژن اکساید هوای اطراف به نیترات سبب بهبود کیفیت هوا شود. یک امکان بلقوه دیگر در این بتن ها استفاده در  دیوارهای کاهش دهنده صدا یا سطوح جاده ها است که از نظر اقتصادی مقرون به صرفه می باشد.

کاربرد نانوتکنولوژی در ساخت عایق های حرارتی،صوتی و تنظیم کننده دما

یکی از بزرگترین چالش ها در بخش ساخت و ساز  اصلاح سیستم حرارتی ساختمان های موجود و سازه های صنعتی است. امروزه مصالح عایقی که بر پایه فناوری نانو هستند توانسته اند سهم به سزایی ایجاد کنند. امروزه مصرف انرژی نسبت به گذشته به طور پیوسته در حال افزایش است. به عنوان مثال میزان مصرف انرژی در اتریش در سال ۲۰۰۹ ، ۸۰ درصد بالاتر از سال ۱۹۷۰ بوده است و حدود ۳۰ درصد این انرژی در راستای گرمایش ساختمان ها استفاده می شود. در نتیجه در این بخش پتانسیل زیادی جهت صرفه جویی وجود دارد.

محصولات نوآورانه نانو می تواند به عنوان عایق حرارتی در ساختمان های معمولی و قدیمی استفاده شود. به طور مثال در اکثر ساختمان ها با نما و سازه قدیمی عایق های رایج با ضخامت ۲۰ سانتیمتر در دیوارهای خارجی پاسخگو نمی باشد و با استفاده از نانو می توانیم به عایقی مناسب با ضخامت مورد نظر دست یابیم.

نانوتکنولوژی در ساخت شيشه های خودتميز شونده

شیشه های خودتمیز شونده

تفاوت شيشه خودتميز شونده و معمولي

شیشه خودتمیزشونده(سمت راست)-شیشه معمولی (سمت چپ)

کاربرد نانوتکنولوژی در ساخت پوشش های سطوح

در صنعت ساخت و ساز، محصولاتی که بر پایه فناوری نانو است، می تواند بر سطوح مختلفی که هم اکنون در بازار موجود است، تاثیر بگذارد. دلیل اصلی استفاده از محصولات نانو در سطوح جهت دفع آب و خاک با پوشاننده های خود تمیزشونده است، که موارد مصرف آن شامل رنگ های نانو ، شیشه های در و پنجره، تایل های پوشاننده  بام، محافظت کننده سطوح مواد ساختمانی در مقابل نفود آب، خزه، جلبک و کپک، و پوشش های ضد گرافیتی و ضد اثر انگشت است.

تولید رنگ ساختمان با تکنولوژی نانو خواص ویژه ای به رنگ ها می دهد از این جمله می توان به عایق جرارتی شدن رنگ و خودتمیزشوندگی رنگ های نما نام برد.

رنگ های ساخته شده با نانوتکنولوژی

کاربرد نانوتکنولوژی در تولید رنگ های ساختمانی

کاربرد نانوتکنولوژی در ساخت مواد ضدحریق

شیشه های ویژه مقاوم در برابر آتش شامل دو جام شیشه به ضخامت ۳ میلیمتر است که درون آن انباشته  از ذرات sio2 در مقیاس نانو است و در صورت وقوع آتش تبدیل به کف می شوند. این شیشه ها می تواند تا دمای بیش از ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد در ۱۲۰ دقیقه در برابر آتش مقاومت کند؛ مزایای دیگر این نوع شیشه شفافیت بالا و ضخامت کم آن است. لازم به ذکر است پوشش نانو این شیشه ها به سختی قابل دیدن است و فراتر از کاربردهای ساختمانی، از این شیشه ها در کشتی سازی و صنایع دریایی نیز استفاده می شود.

از ذرات سیلیکات نانو  می توان جهت بهینه سازی ویژگیهایی اعم از ضد شعله ور شدن در مصالح پلاستیکی استفاده کرد. همچنین مصالح نانو کامپوزیت در کابل ها و نازک کاری داخلی نیز مصرف می شوند.

پنل فتوولتاییک با کاربرد نانوتکنولوژی

ساخت سلول های فتوولتاییک با فناوری نانو

کاربرد نانوتکنولوژی در پنل های فتوولتاییک

سیلیکون ماده غالب در پنل های فتوولتاییک است، اما یک فناوری در حال ظهور، شامل TiO2 در مقیاس نانو و حساس به رنگ است. سطح وسیع این ماده در پنل های فتوولتاییک به افزایش بازدهی آن کمک می کند. همچنین نسبت به سلول های خورشیدی معمول، قیمت کمتری می تواند داشته باشد.

نانو تيوب ها در ساخت محصولات ساختمانی

لوله های نانو کربنی در بتن مسلح

 

کاربرد های در حال توسعه نانو تکنولوژی 

امروزه تولید لوله های نانو کربنی جهت استفاده در بتن مسلح، در حال توسعه می باشد، این محصول سبب کاهش وزن بتن و بهبود خواص مکانیکی آن، از جمله افزایش مقاومت کششی و فشاری می شود.

آیا موارد دیگری برای کاربرد نانوتکنولوژی در صنعت ساختمان می شناسید؟

  منبع:  nanowerk

تحریریه کلینیک ساختمان بیلدینگ پلاس

“برداشت از مطالب با ذکر منبع و لینک سایت بیلدینگ پلاس کاری حرفه ای و اخلاقی است”

Review: 5 - "کاربرد نانوتکنولوژی در ساختمان" by , written on اسفند ۲۳, ۱۳۹۵

در این نوشتار برآنیم تا به معرفی کاربرد نانوتکنولوژی در تولید محصولات مورد […]

مقالات مرتبط

نمايش ساختار برچسب عايق حرارتی ساختمان

برچسب عایق حرارتی شیشه ساختمان (ویندو فیلم حرارتی)

در نوشته پیش رو برآنیم تا برچسب عایق حرارتی شیشه ساختمان را به عنوان یک لایه کم گسیل معرفی نموده، اجزا ...

انواع رنگ های ساختمانی

انواع رنگ ساختمان

در این مقاله ابتدا به بررسی ساختار تشکیل دهنده انواع رنگ ساختمان می پردازیم. رنگ های ساختمانی را معرفی ...

نصب کاشي بر روي ديوار با چسب کاشي

چسب کاشی چیست

چسب کاشی یک نوع سیمان پرتلند غیر‌آلی پلیمری بوده که با ذرات دانه‌ای و مواد شیمیایی اصلاح شده است.چسب ها ...

دیدگاه ( 8 )

  1. محمدی۱۷ اردیبهشت ۱۳۹۷

    برای ضدآب کردن بتن بعد از گیرش چیکار میشه کرد؟

    پاسخ
    • هیات تحریریه بیلدینگ پلاس۱۸ اردیبهشت ۱۳۹۷

      سلام
      برای آب گریز کردن بتن می توانید از پوشش نانو آبگریز استفاده نمایید. برای خرید افزودنی نانو آبگریز می توانید به بخش محصولات اجزا و مصالح ساختمان مراجعه نمایید.

      پاسخ
  2. شهروز۰۸ خرداد ۱۳۹۷

    شیشه خود تمیز شونده یا شیشه ضد آب چجوری هست؟ متفاوت با شیشه های معمولی تولید میشن؟

    پاسخ
    • هیات تحریریه بیلدینگ پلاس۰۸ خرداد ۱۳۹۷

      تولید شیشه آبگریز متفاوت با شیشه معمولی نیست . بعد از نصب شیشه پوشش آبگریز شیشه بر روی آن اجرا می شود که ذرات ریز این پوشش با قرار گرفتن در حفره های سطح شیشه باعث به وجود آمدن سطحی کاملا صیقلی می شود. پوشش آبگریز شیشه برای انواع شیشه و سطوح صیقلی مانند فلز بسیار مناسب است . این نوع پوشش با ایجاد زاویه زیاد در نقطه تماس قطره آب و سطح شیشه باعث گرد و قطره ای شدن آب بر روی سطح می شود که این امر در نهایت موجب حرکت قطره های آب بر روی شیشه می شود و سطح دز صورت تماس با آب به طور کامل تمیز می شود. از این پوشش برای تمامی شیشه هایی که در تماس با محیط بیرون و یا گرد و غبار هستند بسیار کاربردی است و فرآیند تمیز کردن نماهای شیشه ای کرتین وال را بسیار آسان می نماید.

      پاسخ
  3. محرابی۱۴ خرداد ۱۳۹۷

    پوشش ضد حریق سازه فلزی جزو پوشش نانو محسوب میشه؟ راجع این رنگ ضد حریق میشه توضیح بدید؟

    پاسخ
    • هیات تحریریه بیلدینگ پلاس۱۹ خرداد ۱۳۹۷

      رنگ نانو ضد حریق به عنوان پوششی بر روی سازه های فلزی و یا مواد آتش زا اجرا می شود. ضد آتش بودن رنگ نانو به معنی کاهش مدت زمان فرآیند آتش گرفتن و ذوب شدن مصالحی مانند فولاد است. رنگ نانو ضد حریق روی سطح اجرا شده و در زمان رخ دادن آتش رنگ پف کرده و لایه ای مقاوم در برابر انتقال حرارت و شعله ایجاد می نماید. پوشش ضد حریق نانو می تواند با پوشش عایق حرارتی و رنگ عایق رطوبتی نانو ترکیب شود .
      رنگ نانو ضد حریق تغییری در نما ایجاد نمیکند و هیچگونه گاز سمی را هنگام آتش سوزی از خود متصاعد نمی نماید. پوشش ضد حریق نانو با ایجاد لایه ای مقاوم در برابر آتش از پراکندگی و پخش شعله و خسارات ناشی از حریق جلوگیری می نماید. پوشش ضد حریق نانو دوست دار محیط زیست بوده و از میزان گازهای سمی ناشی از سوخت می کاهد.

      پاسخ
  4. فهیمی۰۵ تیر ۱۳۹۷

    رنگ نانو عایق رطوبتی هم وجود داره؟ چون فقط عایق حرارتی نانو وصوتی رو نوشتید

    پاسخ
    • هیات تحریریه بیلدینگ پلاس۰۵ تیر ۱۳۹۷

      بله . رنگ نانو عایق رطوبتی به عنوان یکی از انواع عایق ها می تواند مانند رنگ با غلتک و یا هر وسیله ای دیگر بر روی سطح اجرا و باعث ایجاد سطحی یکنواخت و ضد آب شود. رنگ عایق رطوبتی نانو پایه آب است اما در اکثر مواقع به صورت تک جزیی و خالص استفاده می شود بعد از واکنش با آب و اجرا روی سطح ، خشک شده و در مقابل هر گونه نفوذ آب به سطوح داخلی مقاومت می کند.

      پاسخ

دیدگاه ها

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

*
*



معرفی انواع رنگ ساختمان