کاربرد فناوری نانو در صنعت ساختمان

فناوری نانو چیست؟

نانومواد به موادی گفته می شود که حداقل یکی از ابعاد آن ها در مقیاس نانومتری (زیر ۱۰۰ نانومتر) باشد. کو چیک شدن اندازه ذرات در حد نانومتر سبب بروز تغییراتی در خواص فیزیکی و شیمیایی آن ها می شود شاید این فناوری نانو به بحث درباره تغییرات خواص مواد هنگامی که اندازه ذرات کوچکتر از ۱۰۰ نانومتر است، می پردازد. در حال حاضر کاربرد فناوری نانو در صنعت ساختمان به نسبت گستردگی این صنعت، اندک است. اگرچه امروزه شاهد استفاده محدود از مواد و مصالح نانو در ساختمان هستیم، اما با توجه به قابلیت های این فناوری نوظهور، انتظار می رود که در آینده ای نزدیک ، رشد بسیار چشمگیری در استفاده از مواد نانو در صنعت ساختمان سازی را شاهد باشیم فناوری نانو از دو جهت به صنعت ساختمان کمک می کند: نخسته بهینه سازی و ارتقای عملکردی قناوریهای موجود. دوم، ارایه گروه جدیدی از مواد و محصولات که پیش از ظهور فناوری نانو ممکن نبوده است، بنابراین از مزایای کاربرد فناوری نانو در صنعت ساختمان می توان به افزایش کیفیت مصالح معارفه جویی در مصرف انرژی و به تبع آن منصرفه جویی اقتصادی اشاره کرد.

آینده 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 چندمنظوره با کارایی بالا شده و ضمن ایجاد ارزش افزوده باعث افزایش دوام و کیفیت مصالح ساختی گردیده است با توجه به پیش بینی کارشناسان، فناوری نانو قادر خواهد بود در صنعت ساخت وساز کشور طی چند سال آینده به بازاری در حدود ۵۰۰۰ میلیارد ریال در زمینه عایق های گرما و رطوبت مواد افزودنی بتن، شیشه های هوشمند، پوشش های خود تمیز شونده و دیگر محصولات برسد. استراتژی تجاری سازی در حوزه فناوری نانو، باید با نیازهای ساختمان سازی منطقی باشند. 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 منجر به تولید محصولاتی با قابلیت ها و کارکردهای بالا شود. بنابراین انتظار می رود به موازات پیشرفت فناوری نانو در ایران، صنعت ساخت و ساز به عنوان یکی از بزرگترین صنایع کشور بازار گسترده ای از محصولات بر پایه نانو را در دست خود گیرد. در زیر به توضیح برخی از کاربردهای فناوری نانو در صنعت ساختمان پرداخته شده است.

حوزه های کاربردی فناوری نانو در صنعت ساختمان

پوشش های خودتمیزشونده

 پوشش های خود تمیز شونده به دو گروه آب گریز و آب دوست تقسیم می شوند و در هر دو نوع پوشش ها به واسطه حضور آب، آلودگی را میزدایند یکی به واسه تشکیل قطرات کروی شکل و دیگری از طریق تشکیل ورقه های نازک آب روی سطح .

امروزه نگهداری ساختمان و اجزای آنها به ویژه در مورد سطوح در معرض دید مانند نمای ساختمان اهمیت ویژه ای دارد. هزینه و نیروی انسانی که به این منظور معرفی می شود، در ساختمان های ویژه (مانند آسمان خراش ها و ساختمان های بزرگی مثل ورزشگایها) ارقام قابل توجهی را نشان می دهد.

 پوشش های خود تمیز شونده می تواننده به صورت رنگ روی سطوح ایجاد شوند. مزیت این گونه رنگ ها ظاهر تمیزتر و کاهش قابل توجه به نگهداری است. کاهش تعداد دفعات نظافت در سال به معنای کاهش مصرف مواد شوینده و کاهش استهلاک سطوح در اثر شستشو نیز می باشد.

پوشش های آنتی باکتریال

 به دلیل گسترش روز افزون جمعیت ساکن بر روی کره زمین و در پی آن رشد بسیار سریع بیماری ها و باکتری های بیماری زا، محققان در تلاش اند تا با استفاده از راهبردهای پیشگیرانه مانع از بروز بیماری شوند. با کمک فناوری نانو و استفاده از پوشش های آنتی باکتریال ویژگی ضد باکتری ذاتی در سطوح ایجاد می شود که با شست و شو یا مواد شوینده از بین نمی روند. پوشش های آنتی باکتریال از تشکیل باکتریها رشد جلبک ها و میکروب ها روی سطح جلوگیری می کند و باعث حفاظت سطوح در برابر تشکیل کپک و قارچ در اماکن عمومی، سرویس های بهداشتی، آشپزخانه ها و کارخانجات فرآورده های غذایی می شوند

رنگ های آنتی استاتیک با ضدالکتریسیته ساکن

الکتریسته ساکن بار الکتریکی است که بر خلاف جریان الکتریکی، در یک مکان ثابت می ماند.

 با توجه به اینکه الکتریسته ساکن ایجاد شده در اثر تردد سایش ، مالش در صنایع مختلف و به خصوص در مکان هایی که مواد قابل اشتعال وجود دارد، موجب جرقه و انفجار گردیده و خسارت جیران نا پذیری به وجود می آورد، استفاده از سیستم روکش آنتی استاتیک در این مکان ها الزامی به نظر می رسد.

روکش های آنتی استاتیک قابلیت هدایت الکتریکی و انتقال جریان الکتریسته ساکن را دارا می باشند.

در رنگ های آنتی استاتیک نانو به دلیل سطح ویژه بالای پرکننده ها، نیاز به مقدار کمتری از این مواد برای رسیدن به خاصیت هدایت مطلوب وجود دارد، رنگ آنتی استاتیک نانو خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی بهتری از خود نشان می دهد و استفاده از این نوع رنگ باعث بهبود فرایند پذیری به خواص مطلوب رنگ و کیفیت و دوام بسیار بالای آن می شود.

پوشش های ضد خراش

خراشی های سطحی می توانند طول عمر بسیاری از محصولات را کم کنند و معمولا انرژی و هزینه ی زیادی برای تعویض آن محصول مصرف می شود. خراش برداشتن مواد بسیاری مثل فلزات، چوب، پلاستیکها، پلیمرها و شیشه ها کاربرد آنها را در بسیاری از موارد محدود می کند.

پوشش های ضد خراش می تواند 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.

فناوری پوشش های مقاوم به خراش نانو تا ۲۵ درصد باعث کاهش انرژی مصرفی شده و هزینه ی مواد استفاده شده را ثا ۷۵ درصد کاهش می دهد.

عایق ها

عایق های ساختمانی نقش قابل توجهی در صرفه جویی انرژی و همچنین افزایش آسایش و آرامش افراد ساکن در یک واحد مسکونی ایفا می کند عایق ها بسته به نوع و کاربردی که دارند، به انواع عایق های صوتی، حرارتی، رطوبتی و… تقسیم بندی می شوند که در طول زمان تکامل یافته و روز به روز انواع جدیدتری از آن ها روانه بازار می شود.

عایق صوتی

به منظور کاهش و مقابله با صوت انتقالی ( آلودگی صوتی) از محیطی به محیط دیگر از عایق های صوتی استفاده می شود. در مواد عایق صوتی سرعت حرکت امواج صوتی کاهش می یابد. هرچه عایق صوتی قابلیت بیشتری در کاهش دادن سرعت صوت در محیط داشته باشد، به ضخامت کمتری از آن ماده عایق نیز نیاز است. محصولات عایق صوتی که در آن ها از فناوری نانو استفاده شده است به عنوان عایق های مدرن مطرح هستند.

مزیت های کلی عایق های صوتی نانو نسبت به عایق های قدیمی عبارتند از:

• کیفیت بالا و توانایی بیشتر عایق های صوتی مدرن
• نیاز به ضخامت کمتر از این مواد که باعث بیشتر شدن فضای مفید ساختمان می شود.

عایق حرارتی

فاکتور مهم در انتخاب این عایق ها، میزان مقاومت حرارتی آنها است. هر قدر این مقاومت بالاتر باشد، عایق حرارت را کمتر از خود عبور می دهد و صرفه جویی که به همراه دارد، افزایش می یابد. پس به جای ضخامت عایق های باید مقاومت حرارتی آنها با هم مقایسه شوند. مبنای مواد عایق، بر دارا بودن تعداد زیادی حفره در ساختار است که تا حد امکان بتوانند هوا را در میان خود نگه دارد. نانو مواد به دلیل داشتن تخلخل های ریزتر و بیشتر، قابلیت بیشتری برای به دام انداختن هوا داخل ماده دارند و با استفاده از این مواد می توان با ضخامت های کمتری به خاصیت مطلوب رسید. نانو عایق های حرارتی قابلیت بیشتری در کاهش اتلاف انرژی داشته و همچنین خطرات زیستی کمتری دارند.

عایق رطوبتی

عایق رطوبت به ماده ای گفته می شود که بتواند از نفوذ آب جلوگیری کند.

رطوبت موجب پوسیدگی مواد و به وجود آمدن عوامل بیماری زا و مضر می شود. متاسفانه بسیاری از مواد ضد آب مرسوم مثل پولی اوریتان در اثر خیس شدن، ترکیبات ارگانیک مضرری ایجاد می کنند.

پوشش های نانو با ایجاد خاصیت مقاومت در برابر رطوبت، می توانند از بروز خطرات مواد پلیمری جلوگیری کند. با استفاده از نانومواد، می توان مقاومت پوشش را نه تنها در برابر رطوبت بلکه در برابر رشد باکتری، قارچ و کپک و نفوذ پرتوهای فرابنفش افزایش داد.

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 خود تمیز شونده

شیشه های خود تمیز شونده از سال ۲۰۰۲ در بازار در دسترس بوده اند و هر روز نیاز و تقاضا برای استفاده از این شیشه ها افزایش می یابد. برای عمل خود تمیز شوندگی این شیشه ها نور ماورای بنفش به عنوان یک پیش شرط، لازم است. بنابراین شیشه ها را می توان تنها برای مسطوح خارجی به کار برد، با اعمال پوشش خود تمیز شونده و بکار گیری تور ماورای بنفش که در بخشی از نور خورشید وجود دارد، تشکیل اکسیژن فعال بر روی سطح شیشه تسریع می گردد. این اکسیژن به لکه های چربی و مواد آلی روی سطح شیشه حمله کرده و با تجزیه سطح تماس بین شیشه و چربی چسبندگی کاهش می یابد و چربی می تواند بهتر شسته شود، بنابراین چربی به طور کامل از سطح شیشه جدا می شود.

شیشه های هوشمند

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 شده است. نیاز به ذخیره انرژی باعث شده است تا انواع جدیدی از پنجره های شیشه ای در ساختمان ها به کار برده شود

بتن سبک

بتن سبک، بتنی است که وزن مخصوص آن نسبت به بتن معمولی خیلی کمتر می باشد و در ساخت آن ازسیمان، 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 به طور ذاتی 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.

منبع:

سایت ستاد ویژه توسعه فناوری نانو