تبیان، دستیار زندگی

(کارگاه آموزشی)

کاربردهای فناوی نانو در بخش ساخت و ساز

مقدمه

به تازگی پژوهشگران فعال در بخش راه و ساختمان به منظور بهبود ویژگی‌های مواد و مصالح ساخت و ساز، به کاربردهای مختلف نانومواد در این حوزه روی آوردند. نانومواد مختلف می‌توانند مشخصات بنیادی مواد ساختمانی همچون استحکام، دوام و سبکی را بهبود بخشیده و ویژگی‌ها و کارکردهای مفیدی همچون عایق‌بندی حرارتی، خودپاک‌شوندگی و ضد مه بودن را در آنها ایجاد نمایند. همچنین نانومواد می‌توانند در پایش ایمنی ساختمان‌ها و سلامت ساختارها مورد استفاده قرار گیرند.

نکته جالب توجهی که در این بین وجود دارد، افزایش استقبال مراکز مرتبط از محصولات مبتنی بر فناوری نانو با توجه به قیمت نسبتا بالای آن‌ها در بخش ساخت وساز است. شاید بتوان دلیل این امر را ایجاد ویژگی‌های بسیار ارزشمند با اضافه‌کردن مقدار بسیار کمی افزودنی دانست.

از گسترده‌ترین کاربردهای فناوری نانو در بخش ساخت و ساز می‌توان به پوشش‌های شفاف و خودآرا اشاره کرد. این پوشش‌ها قابلیت ایجاد مزیت‌های کاربردی برای سطوح را دارا است. اکثر پوشش‌هایی که ‌امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرند، اصطلاحاً «خاموش» هستند، یعنی تنها قابلیت اعمال خاصیت اولیه خود را دارند، بدون اینکه توانایی سازگاری با محیط و اصلاح خواص در اثر تغییر شرایط محیط را داشته و یا بتوانند عیب‌ها و نقایص بالقوه مانند مشکلات خوردگی را به‌کاربر اطلاع دهند.

در حال حاضر سیستم‌های پوشش‌دهی یک طرفه مبتنی بر نانومواد همچون پوشش‌های ضدآتش، پوشش‌های رسانا و یا پوشش‌هایی که قابلیت حس‌کردن خوردگی بالقوه را دارند، مورد استقبال بیشتری واقع می‌گردند. اما سیستم‌های دوطرفه مانند موادی با حافظه هندسی، پوشش‌هایی با قابلیت تغییرخاصیت آب‌گریزی–آب دوستی وپوشش‌های حاوی ذرات ترموکرومیک، چالش برانگیزتر هستند.

پژوهشگران با بهره‌گیری از فناوری‌نانو تاکنون موفق‌به تحت تاثیر قراردادن برخی مواد ساختمانی از جمله بتون، فولاد و شیشه شده­‌اند. به‌عنوان نمونه می‌توان به تولید بتن‌های تقویت‌شده با نانومواد، فولادهایی با دوام و شیشه‌های خودتمیز شونده اشاره کرد. پیش‌بینی محققان حاکی از آن است که در خلال چند سال آینده، پیشرفت‌های بسیاری در این زمینه پدیدار خواهد شد و فناوری نانو دست‌یابی به پیشرفت‌های فوق‌العاده‌ای را فراسوی فناوری‌های معمولی، امکان‌پذیر خواهد نمود.

در ادامه به برخی از کاربردهای فناوری نانو در صنعت ساخت و ساز اشاره خواهد شد.

(به ثبت رسیده در ماهنامه فناوری نانو- شماره168) 

---------------------

مباحث همراستا:

 کاربردهای فناوری نانو در بخش بهداشت و سلامت

مصالح‌ساختمانی کاراتر با فناوری نانو

از کاربردهای فناوری نانو در بخش مواد و مصالح ساختمانی می‌توان به عمر زیاد، ضربه‌پذیری بالا، شكنندگی كم و تغییر شكل‌های ناچیز مصالح اشاره کرد. ساخت مصالح بسیار مقاوم در برابر نشست، مقاوم‌سازی مصالح، عدم نیاز به عایق‌كاری جداگانه در اینگونه مصالح و پاسخگویی به شرایط مختلف اقلیمی كشور از دیگر کاربردهای فناوری نانو در ساخت مصالح ساختمانی محسوب می‌شود.

مباحث قابل طرح:

تولید بتن‌هایی با کارایی بالاتر

گچ، آجر و سیمان متاثر از فناوری نانو

کاشی و سرامیک خود تمیزشونده

عایق‌های سطوح

تولید بتن‌هایی با کارایی بالاتر

یکی از مباحث مطرح از کاربرد فناوری نانو در بتن، استفاده از حسگرهای بسیار کوچک با ابعادی در حدود ابعاد سنگدانه‌هاست. این حسگرها اطلاعات را به‌صورت بی‌سیم منتقل خواهند کرد. حسگرهایی که در ابعاد سنگدانه‌ها ساخته شده‌اند، می‌توانند به‌هنگام بتن‌ریزی و یا حتی اختلاط وارد بتن شوند و اطلاعات را توسط یک گیرنده که روی یک اتومبیل نصب شده‌است، دریافت و جمع‌آوری کنند.

از سویی دیگر، استفاده از روکش‌های مبتنی بر فناوری نانو می‌تواند به حفاظت بیشتر از بتن در برابر شرایط محیطی خورنده، همچون دریا، کمک شایانی نماید. این روکش‌ها عموماً خاصیت آب‌گریزی دارند و از این رو کارکردشان کمی با روکش‌های سنتی موجود متفاوت است. همچنین می‌توان از این روکش‌ها جهت پوشش‌دهی سطح لوله‌های بتنی به‌کار رفته در فاضلاب (که در معرض محیط‌های خورنده بیولوژیکی هستند) و یا شمع‌های بتنی استفاده نمود.

علاوه بر عملكرد با دوام و خواص مكانیكی بهتر، می‌توان به بتن با عملكرد بالای چند منظوره (MHPC) خواص دیگری را اضافه نمود، از جمله می‌توان به خاصیت الكترو‌مغناطیسی، قابلیت به‌كارگیری در سازه‌های اتمی (محافظت از تشعشعات) و افزایش مؤثربودن آن در حفظ انرژی ساختمان اشاره کرد.

گچ، آجر و سیمان متاثر از فناوری نانو

یکی از مشکلات اساسی گچ‌ها، آجرها، یا سیمان‌های رایج، خاصیت جذب بالای آنهاست که موجب می‌شود

این مواد بسترهای بسیار خوبی برای نوشته‌ها یا نقاشی‌هایی باشند که به زیبایی نمای ساختمان‌ها آسیب می‌زنند.

برای غلبه بر این مشکل، می‌توان از روکش‌های مبتنی بر فناوری نانو استفاده کرد که با ایجاد محافظت دایمی، از نفوذ رنگ به‌داخل دیوار جلوگیری می‌کند.

این روکش از دو جزء تشکیل می‌شود که پس از اعمال‌شدن روی دیوار، باهم واکنش می‌دهند و پس از آن هر نوشته یا نقاشی روی این سطح به‌راحتی تمیز می‌شود.