فناوری نانو و صنعت ساختمان
فناوری نانو در صنايع ساختمان هم نقش بسزايی دارد. در اين راستا بيشترين سهم را صنايع فولاد، شيشه و بتن ايفا می‌كنند. كاربرد نانو ذرات در صنعت ساختمان كه مهمترين آنها نانو لوله‌های كربنی (CNT) و و دي اكسيد تيتانيوم هستند. عموماً در سازه‌های اصلی باعث افزايش خواص مكانيكی نمونه‌ها شده و در بخش نازک كاری نيز كاربرد نانو پوشش‌ها در نمای داخلی و خارجی ساختمان‌ها نيز از اهميت ويژه‌ای برخورداراست. نانو پوشش‌های ساختمان ضمن اينكه باعث دفع آب شده و جذب كثيفی را به حداقل می‌رسانند، نمای ساختمان را در مقابل اشعه UV مقاوم می‌سازند.
اين نانو پوشش‌ها در سطوحی از جمله سيمان، آجر، سفال، سنگ معمولی، كاشی، مرمر، چوب، سراميک، شيشه، فولاد و بتن به كار می‌روند. ساخت بتن تقويت شده، خود تعمير كننده و خود تميز شونده، شيشه‌های خود تميز شونده، مقاوم در برابر آتش و كنترل كننده انرژی و در نتيجه صرفه جويی در مصرف انرژی، استفاده از رنگ‌های حاصل از علم نانو كه باعث عدم نفوذ باكتری‌ها به ساختمان‌های اداری، مسكونی، بيمارستان‌ها و غيره شده و به آنها عمری طولانی، محيطی عاری از باكتری و ماهيتی غير قابل كثيف شدن و فرسودگی می‌بخشند نيز از ديگر كاربردهای مهم فناوری نانو در صنعت ساختمان است.
فناوری نانو و پوشش‌های ساختمانی
نانو پوشش‌های ساختمان در سطوح داخلی و خارجی ساختمان‌ها از جمله سطوح شيشه‌ای، پلاستيكی، چوبی، فولادی، سنگی، آجری، كاشی، سراميكی، سيمانی و بتنی و … استفاده می‌شوند. در اين سطوح (سطوح هوشمند) كه عموماً فوق آبدوست يا فوق آبگريز هستند، واكنش‌ها بر روی سطح صورت می‌گيرد. لازم به ذكر است كه نانو پوشش‌ها ساختمان آنتی باكتريال بوده و برای سلامتی انسان بی‌ضرر هستند.
نانو پوشش‌های سنگ و چوب
اين نانو پوشش‌های آنتی باكتريال، مقاوم در برابر آب، هوا، مواد ارگانيكی و غير ارگانيكی هستند و يكی از پوشش‌های اصلی صنعت ساختمان به شمار می‌روند. نانو پوشش‌های سنگ و چوب تركيباتی هستند كه ضمن حفظ ظاهر اصلی سطح باعث عدم ايجاد چسبندگی در سطح شده و آب، چربی و ساير و آلودگی‌ها را از سطح دفع می‌كنند. ضمناً نانو پوشش‌های سنگ و چوب برای سطوح سنگی نفوذپذير كه خاصيت مكندگی دارند نيز موارد استفاده بسياری دارند. تركيبات اين نانو پوشش‌ها معمولاً شامل الماس، نقره، شيشه و سراميک هستند. و با توجه به موارد مصرف ممكن است متفاوت باشند، اما در اكثر آنها فاز حامل آب و الكل است و ذرات آنها تا ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد مقاوم هستند.
مزیت
پوشش سطوح منفذدار، حفظ تنفس سطوح، حفظ سطوح در برابر عوامل محيطی، امكان تميز شدن لك‌ها از جمله چربی‌ها و روغن‌ها با آب، جلوگيری از ايجاد كپك، جلبک و مشابه آنها و محافظت سطوح از تاثير نم و كثيفی‌ها.
موارد مصرف سطوح چوبی
نانو پوشش‌های سنگ و چوب، علاوه بر استفاده در سطوح چوبی معمولی برای سطوح چوبی جلادار و سطوح چوبی رنگ شده هم مورد استفاده قرار می‌گيرند. در سطوح چوبی جلادار سه ماه پس از اعمال جلا مورد استفاده قرار می‌گيرند و برای سطوح چوبی رنگ شده از نانو پوشش‌های چند منظوره
استفاده مي‌شود.
استفاده از نانو پوشش‌های سنگ و چوب در نمای ساختمان باعث عدم نفوذ كثيفی‌ها، باكتری‌ها و غيره به داخل ماتريس می‌شوند و ظاهر اوليه نما را به خوبی حفظ می‌نمايند.
آجرها و سراميک‌ها
درخت‌های بزرگ اطراف ساختمان‌ها با به جا گذاشتن آثار خود بر روی سطوح ساختمان‌ها باعث می‌شوند نمای ساختمان‌ها به مرور زمان رنگ سبز درختان را به خود گرفته و برای تميز كردن آنها می‌بايست از ابزار تميز كننده با فشارهای قوی استفاده شود، اما اين عمل نيز باعث می‌شود پس از چند ماه در سطح ساختمان چسبندگی بيشتری ايجاد شود و سريع‌تر و راحت‌تر از قبل كثيفی‌ها را به خود جذب كنند در اين گونه موارد نيز استفاده از نانو پوشش‌های سنگ و چوب ضروری به نظر می‌رسد.
ماسه سنگ‌ها و بتن گازی
بتن گازی و ماسه سنگ‌هايی كه ساختار سفيد رنگی دارند و اغلب در آتليه‌ها و ايوان‌ها به كار می‌روند، كثيفی‌ها و چربی‌ها را جذب كرده و ظاهر آنها خيلی سريع به صورت نامطلوبی تغيير می‌كند. در اين شرايط استفاده از تميزكننده‌های با فشار بسيار قوي نيز كارساز نیست. اما در صورت استفاده از نانو پوشش‌های سنگ و چوب در حالی كه به سطح اجازه تنفس داده می‌شود، باعث عدم نفوذ مواد به سطح می‌شوند، بدين ترتيب رنگ و ساختار اصلي سطح حفظ می‌شود.
كاشی‌ها و لوح‌های سنگی
استفاده از نانو پوشش‌های سنگ و چوب باعث می‌شوند ساختمان‌ها همراه با باغچه‌ها و مجسمه‌های اطراف آنها از تاثيرات محيطی محفوظ مانده و به مرور زمان در رنگ آنها تغييری ايجاد نشود.
شيشه
نانو پوشش‌های شيشه در صنايع ساختمان و اتومبيل بيشترين كاربرد را دارند، در ادامه به برخی از كاربردهای آنها در صنايع ساختمانی اشاره شده است.
شيشه‌های خود تميز شونده
اين نوع نانو پوشش‌ها، با ضخامت چند نانومتر در سطح شيشه يک فيلم آبدوست تشكيل میدهند. سطح هيدروفيل آنها از تاثير نور خورشيد يک فوتوكاتاليست تشكيل داده و آب جمع شده در سطح، در مقابل نيروی جاذبه زمين ميزان آب / هوا را بر روی خود افزايش داده و بدين ترتيب آب جمع شده در سطح تماماً پخش شده و بخودی خود امكان تميز شدن را بوجود می‌آورد. نانو پوشش‌های استفاده شده بر روی شيشه پس از شش هفته خاصيت خود تميزشوندگی را از خود نشان میدهند.
شيشه‌های كنترل كننده انرژی
اين نوع شيشه‌ها ضمن دارا بودن تنوع در رنگ و ساير خصوصيات، قادرند با كاهش شديد امواج ماوراء بنفش و مادون قرمز عبوری و تنظيم عبور نور مرئی، در زمستان تا ۸۵ درصد و در تابستان تا ۸۰ درصد از هدر رفتن انرژی داخل ساختمان جلوگيری كرده و در صرفه جوئی مصرف انرژی، نقش بسزائی داشته باشند.
شيشه‌های محافظ در برابر آتش
شيشه‌های محافظ در برابر آتش نيز يكی ديگر از دستاوردهای فناوری نانو است. اين محصول از طريق قراردادن يک لايه شفاف محتوای نانو ذرات سيليس در میان دو صفحه شيشه‌ای ساخته می‌شود كه در هنگام گرم شدن شيشه اين لايه شفاف تبديل به محافظی سخت، تيره و مقاوم در برابر آتش می‌شود.
بتن
تحقيقات بسياری در زمينه بكارگيری فناوری نانو در ساختمان بتن در حال انجام است به منظور درک اين موضوع به برخی از مواد نانو اشاره شده است.
نانو سيليس‌ها
با استفاده از نانو ذرات سيليس می‌توان ميزان تراكم ذرات را در بتن افزايش داده كه اين به افزايش چگالی ميكرو و نانوساختارهای تشكيل دهنده بتن و در نتيجه ويژگی‌های مكانيكی می‌انجامد.
نانو لوله‌های كربنی
تحقيقات گسترده‌ای در خصوص كاربردهای نانو لوله‌های كربنی در حال انجام است و تاكنون خواص قابل ملاحظه‌ای از آنها كشف شده است. برای مثال با وجود اين كه چگالی آنها يک ششم چگالی فولاد است، مدول يانگ آنها پنج برابر و استحكام آنها هشت برابر فولاد است. در صورت افزودن نيم الی يک درصد وزنی از اين نانو لوله‌ها به ماتريس بتن خواص نمونه‌ها به طور قابل توجهی بهبود می‌يابد.
نانو ذرات رس
برخی از انواع نانو ذرات در چسب‌های مختلف و نحوه تاثير آنها بر روی ويژگی‌های كليدی مرتبط با فرسايش بتن مانند ممانعت از انتقال يون‌های كلر، مقاومت در برابر دی اكسيدكربن، پخش بخار آب، جذب آب و عمق نفوذ هدايت می‌شوند.
نانو ذرات اكسيدآهن يا هماتيت
در صورت اضافه نمودن نانو ذرات اكسيد آهن به ماتريس بتن علاوه بر افزايش مقاومت بتن، پايش سطوح تنش بتن را از طريق اندازه گيری مقاومت الكتريكی برشی امكان پذير می‌سازد.
نانو ذرات دی اكسيد تيتانيوم
نانو ذرات دی اكسيد تيتانيوم هم برای بهبود ويژگی‌های بتن در نمای ساختمان‌ها به عنوان پوشش بازتاب كننده مورد استفاده قرار می‌گيرد. اين نانو ذرات از طريق واكنش‌های فوتوكاتاليستی قوی قادر به شكستن و تجزيه آلاينده‌های آلی، تركيبات آلی فرار (VOC) و غشای باكتريايی هستند.
به همين جهت برای ايجاد خاصيت ضدعفونی كنندگی به رنگ‌ها، سيمان‌ها و شيشه‌ها اضافه می‌شوند. بتن حاوی دی اکسید تیتانیوم دارای رنگ سفيد و درخشندگی خاصی است و اين درخشندگی را بطور موثری حفظ می‌نماید در حالی که ساختمان‌های ساخته شده با بتن معمولی فاقد چنین ویژگی هستند.
فولاد
فولاد يكی از فلزات بسيار مهم در صنعت ساخت و ساز است. تحقيقات نشان داده اضافه نمودن نانو ذرات مس به فولاد از ناهمواری‌های سطحی فولاد می‌كاهد و در نتيجه تعداد عوامل افزايش دهنده تنش و در نهايت ترک خوردگی‌های ناشی از خستگی سازه‌هايی مانند پل‌ها و برج‌ها، كه در آنها بارگذاری به طور متناوب انجام می‌گيرد را محدود می‌سازد.
حسگرها
حسگرهای مبتنی بر فناوری نانو نيز می‌توانند به نوبه خود كاربردهای زيادی در سازه‌های بتنی داشته باشند. برای كنترل كيفيت و دوام بتن، اين حسگرها می‌توانند برای هدف‌های مختلفی نظي اندازه‌گيری چگالی، ميزان افت بتن، پارامترهای موثر در دوام بتن مانند دما، رطوبت، غلظت كلر، PH، در اکسید کربن، تنش، خوردگی میلگردها و ارتعاش طراحی شوند.
