فناوری نانو از دو جهت به صنعت ساختمان کمک میکند: نخست، بهینهسازی و ارتقای عملکردی فناوریهای موجود. دوم، ارائه گروه جدیدی از مواد و محصولات که پیش از ظهور فناوری نانو ممکن نبوده است. بنابراین از مزایای کاربرد فناوری نانو در صنعت ساختمان میتوان به افزایش کیفیت مصالح، صرفهجویی در مصرف انرژی و بهتبع آن صرفهجویی اقتصادی اشاره کرد.
آنچه مسلم است نانومواد به موادی گفته میشود که حداقل یکی از ابعاد آنها در مقیاس نانومتری (زیر 100 نانومتر) باشد. کوچک شدن اندازه ذرات در حد نانومتر سبب بروز تغییراتی در خواص فیزیکی و شیمیایی آنها میشود. بنابراین فناوری نانو به بحث درباره تغييرات خواص مواد هنگاميكه اندازه ذرات كوچكتر از 100 نانومتر است، ميپردازد. 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 قابلیتهای این فناوری نوظهور، انتظار میرود که در آیندهای نزدیک، رشد بسیار چشمگیری در استفاده از مواد نانو در صنعت ساختمانسازی را شاهد باشیم.
فناوری نانو از دو جهت به صنعت ساختمان کمک میکند: نخست، بهینهسازی و ارتقای عملکردی فناوریهای موجود. دوم، ارائه گروه جدیدی از مواد و محصولات که پیش از ظهور فناوری نانو ممکن نبوده است. بنابراین از مزایای کاربرد فناوری نانو در صنعت ساختمان میتوان به افزایش کیفیت مصالح، صرفهجویی در مصرف انرژی و بهتبع آن صرفهجویی اقتصادی اشاره کرد.
| آینده صنعت ساختمان |
فناوری نانو تقریبا در تمام بخشهای ساختمان شامل اسکلت، نما، سیستمهای 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 ساختمانی گردیده است. با توجه به پیشبینی کارشناسان، فناوری نانو قادر خواهد بود در صنعت ساختوساز کشور طی چند سال آینده، به بازاری در حدود 5000 میلیارد ریال، در زمینه عایقهای گرما و رطوبت، مواد افزودنی بتن، شیشههای هوشمند، پوششهای خودتمیزشونده و دیگر محصولات برسد]1[. راهکار تجاریسازی در حوزه فناورینانو، باید با نیازهای ساختمانسازی منطبق باشد. بنابراین حمایت از پژوهشگران، تولیدکنندگان و کاربران محصولات نوآورانه ضروری بهنظر میرسد. توسعه فناوری نانو در صنعت ساختوساز میتواند منجر به تولید محصولاتی با قابلیتها و کارکرد بالا شود. بنابراین انتظار میرود به موازات پیشرفت فناوری نانو در ایران، صنعت ساختوساز بهعنوان یکی از بزرگترین صنایع کشور، بازار گستردهای از محصولات برپایه نانو را در دست خود گیرد. در زیر به توضیح برخی از کاربردهای فناورینانو در صنعت ساختمان پرداخته شده است.
| حوزههای کاربردی نانوفناوری در صنعت ساختمان |
نانوپوششها
نانوپوششها به طور وسیعی در قسمتهای مختلفی استفاده میشوند و مثالی از این واقعیت هستند که چطور استفاده از نانومواد میتواند باعث بهبود فناوری موجود و یا بوجود آوردن نوع جدیدی از آن باشد. استفاده از نانوپوششها مزیتهای عملکردی نسبت به پوششهای سنتی فراهم میکند در عین اینکه در بلند مدت و یا میان مدت مقرون به صرفه نیز هست.
خواصی مانند ضد میکروبی، عایق حرارتی، تثبیت رنگ، دفع آب و غبار، سختی، مقاومت به خوردگی، مقاومت به آتش، بهبود بازدهی انرژی، ضد نوشتار، خودتمیز شونده، جذب رطوبت و خواص مکانیکی و شیمیایی با استفاده از نانوموادی مانند نانومواد کربنی و یا نانوذرات اکسیدفلزی بسیار بهبود مییابند.
بازار نانوپوششها به صورت محافظهکارانه تخمین زده شده است که ارزش 41ر2 میلیارد دلاری در سال 2014 داشته باشد و پیشبینی میشود تا سال 2025 تا 75ر5 میلیارد دلار رشد کند.[1]
| مزیتهای نانوپوششها:
· هزینه کمتر برای برخی از کاربردها · عملکرد بهتر نسبت به پوششهای معمول (شفافیت، قابلیت سد کردن بهبود یافته، مقاومت در برابر خوردگی، کنترل طیفی (فرا بنفش و فرو قرمز) · انرژی کمی برای تولید پوششها نیاز است · خواص منحصر بفرد پوششها · نازک و سبک: هزینهها بستهبندی، حمل و نقل و انبار را کاهش میدهد. · غیر سمی: محصول سازگار با محیط زیست · سازگاری با سطوح · بهبود ماندگاری/مقاومت · محافظت از خوردگی در محیطهای خشن · مقرون به صرفه · کاهش زمان آمادهسازی و اعمال پوششها · طول عمر طولانی تر · فرایند بهبودیافته
|
نانوذرات به همراه پوششها بر روی سطوح اعمال میشوند و بسیاری از خواص را در حین اینکه از قوانین جدید ایمنی پیروی میکنند بهبود میبخشند. نانوپوششها همچنین عملکردهای چندگانه را در یک پوشش فراهم میکنند. مانند چسبندگی سطحی زیرلایه، مفاومت به خوردگی و فعالیت/عملکرد سطح.
| خاصیت | |
| نوری | · ضد بازتاب
· بازتاب زیاد · بازتاب انتخابی |
| حسگری | · الکتروکرومیک
· ترموکرومیک · تغییر رنگ · حسگر pH · حسگر اکسیژن · حسگر فشار |
| الکترومغناطیسی | · رسانا
· عایق |
| بهداشت | · خودتمیز شونده
· آسان تمیز شونده · ضد اثر انگشت · ضد میکروب · ضد نوشتار (ضد لک) |
| محافظت | · ضد اشتعال
· مقاوم در برابر آتش · ضد یخ ضدگی · ضد مه · خود ترمیم شونده |
موارد اصلی که نانوپوششها فراهم میکنند، محافظت در برابر یخ زدگی، آلودگیها، نور فرا بنفش، آتش، گرما، باکتریها، جلبکها، تابش خورشیدی، رطوبت و خوردگی میباشد. این موارد هزینهای معادل میلیاردها دلار برای صنایع دنیا جهت نگهداری، از دست رفتن و زمان از کار افتادن تولید دارد. اینها نیازهای روزافزونی بر عملکرد پوششهای محافظ ایجاد میکنند. (مانند ضدآب کردن قطعات الکترونیکی مصرفی). پوششهایی که به طور همزمان دارای چندین عملکرد در محیطهای خشن دارای تقاضای بسیاری میباشند. به عنوان مثال پوششهایی که به طور همزمان خاصیت خود تمیزشوندگی و محافظت در برابر خوردگی را دارا باشد.
پوششهای خود تمیزشونده / آسان تمیز شونده:
پوششهای خود تمیزشونده[2] به دو گروه آبگریز[3] و آبدوست[4] تقسیم میشوند و در هر دو نوع، پوششها به واسطه حضور آب، آلودگی را میزدایند، یکی به واسطه تشکیل قطرات کروی شکل و دیگری از طریق تشکیل ورقه های نازک آب روی سطح.
پوشش های خود تمیز شونده آبگریز
پوششهای خودتمیز شوندهی آبگریز که با حرکت قطرههای آب روی سطح آن، آلودگیها پاک میشوند.
جدول ۱ : استفاده نانو پوشش های خود تمیز شونده آبگریز، قوانین، خواص و کاربرد آن ها
| پوشش های خود تمیز شونده آبگریز | |
| نانو مواد مورد استفاده | ذرات دی اکسید سیلیکون |
| اصول | · مناسب برای فلزات، شیشه، سرامیک، سنگ و سطوح پلاستیکی
· کاربری آسان به طور مثال اسپری کردن و متعاقب آن انجام عملیات حرارتی · نیمه شفاف (فلزات، سرامیک، شیشه، سنگ) یا شفاف (پلاستیک، پلی کربنات) · چسبندگی خوب بر روی زیر لایه ها بدون فرایند آماده سازی دشوار · زاویه تماس > 120 (برای آب)، ابر آب گریز · اثر خود تمیز شوندگی، در صورت کم بودن انرژی آزاد سطحی نانو ساختارها، درمعرض بارش باران نمایان میگردد
|
| خواص | · مناسب برای فلزات، شیشه، سرامیک، سنگ و سطوح پلاستیکی
· کاربری آسان به طور مثال اسپری کردن و دمای معمولی اتاق یا مراقبتهای حرارتی · شفاف، چسبندگی خوب بر روی زیر لایهها بدون فرایند آماده سازی دشوار · خواص ضدچسبندگی و آسان تمیز شوندگی؛ بعلاوه محافظتهای سطحی ( برای فلزات) · با دوام، محافظت سطحی با ثبات شیمیایی و مکانیکی مناسب · خواص آنتی باکتریال و یا حفاظت در برابر خزه، قارچ و رشد جلبک |
| اثرات | · تقریبا آب به صورت مروارید کامل شکل میگیرد
· گرد و غبار به راحتی توسط آب( بارش باران) شست و شو داده میشود. · مقاومت در برابر روغن |
| مزیت | · دفع کننده آب و خاک
· خود تمیز شوندگی (توسط آب یا باران و یا روشهای دیگر) · شفافیت (مخصوصا برای سطوح تزئینی ، شیشه و پنجرهها دارای اهمیت میباشد) · مدلهای گوناگون تجاری قابل دسترس |
نانوپوششهای خودتمیزشونده آبدوست (فوتوکالیستی)
پوششهای نانو دی اکسید تیتانیوم خود تمیز شونده، از آنجایی که نیاز مادی برای تمیزکاری سطوح را کاهش میدهند به شدت به نفع نگهداری ساختمانها (خصوصا برای آسمان خراشها) ، هستند. مدلهای متنوع از سطوح میتوانند با دی اکسید تیتانیوم پوشش داده شوند تا عملکرد خود تمیز شوندگی آنها در زیر نور خورشید یا چراغ اتاق فعال شود.
بنابراین سظوح بر پایه رنگ، سرامیک، شیشه، سیمان که حاوی مواد فعال کننده نانوذرات فوتوکاتالیستی تیتانیوم میباشد کاربرد وسیعی برای خلق محیطی تمیز و پاک را دارد.
نانو TiO2 دارای سطح مخصوص بسیار زیاد، حجم تخلخل زیاد و اندازه حفرات بزرگ، فعالیت زیاد و چگالی کم میباشد. این خواص سطح در دسترس و انتقال جرم برای جذب سطحی آلودگیهای آلی را زیاد میکند و از آنجا که واکنشهای فوتوکاتالیستی بسته به واکنشهای شیمیایی روی سطح دارد، باعث عملکرد فوتوکاتالیستی بهتری میشود. نانو TiO2 نور را در محدوده فرا بنفش جذب میکند، ولی جذب بسیار ناچیزی در محدوده مرئی دارد. این خاصیت آن را تبدیل به مولفهای برای محافظت سطوح از تخریب توسط UV تبدیل میکند.
جدول 2– نانوپوششهای خودتمیزشونده فوتوکاتالیستی-نانومواد استفاده شده، اصول، خواص و کاربردها
نانوپوششهای خودتمیزشونده آبدوست (فوتوکالیستی) |
|
| نانومواد | · نانوذرات دیاکسید تیتانیوم |
| اصول | · ذرات نوع آناتاز تیتانیا در مقیاس نانو درون یک بستر پلیمری خنثی
· سطح مشترک پایا بین پوشش و زیرلایه · فناوری پوششدهی تر/ نانوفناوری شیمیایی |
| خواص | · چسبندگی مناسب بر روی شیشه و فلز
· مقاومت شیمیایی بالا در برابر حلالها و اسیدها · بسیار شفاف به خاطر وجود ترکیبات غیرآلی نانومقیاس · سختی سطحی شبیه شیشه · شیوه اعمال به صورت تجاری موجود است. مانند اسپری، غوطه وری، شارشی و چرخشی |
| اثر | · نوع آناتاز نانوذرات تیتانیای فوتوکاتالیستی در یک بستری که با اثر فوتوکاتالیستی تجزیه نمیشود وجود دارد.
· برانگیختگی توسط پرتو فرا بنفش محیط. · سطح ابر آبدوست (ضد مه) – آب به زیر لکه میرود و آن را به راحتی میتوان پاک کرد. · اثر خود تمیزشوندگی با تجزیه مواد آلی و مضر · اکسیژن فعال بر روی سطح مواد آلی، غبار، لکه و غیره را میشکند. · چسبندگی سطحی را ضعیف میکند و سطح راحت تمیز میشود |
| مزیتها | · ترکیبات بودار و روغنی را حذف میکند
· باکتریها و ویروسها را میکشد · دارای پوشش نامرئی · انواع مختلفی به صورت تجاری موجود است · غبار آلی میتواند توسط نور فرا بنفش از بین برود و با آب پاک شود · سطح به نظر تمیزتر میآید : غبار در همه جا به صورت یکسان پخش میشود – نقطه کثیف وجود ندارد · روغن میتواند فقط با استفاده از پارچه یا اسفنج نمناک تمیز شود – نیازی به تمیزکنندههای مضر برای محیط زیست وجود ندارد. |
اکسیداسیون فوتوکاتالیستی، ضایعات هیدروکربنی را نیز که از سوختن سوختهای فسیلی در کارخانههای صنعتی تولید میشود، کاهش میدهد. بتن دارای پوشش فوتوکاتالیستی به منظور کاهش آلودگیهای هوا مانند NOx و [1]VOC بخصوص در مکانهایی که دارای آلودگیهای زیاد هستند، مانند خیابانهای اصلی پرتردد، تونلهای جادهای، محیطهای شهری و غیره استفاده میشود. این آلایندهها اثر فزایندهای بر کیفیت هوای شهری دارند و باعث تشکیل “دود فوتوشیمیایی” و ازن میشوند.
بازار نانوپوشش های خود تمیز شونده
پوششهای خود تمیز شونده آبگریز
رهیافتهای معمول برای پوششهای آبگریز شامل استفاده از نانوذرات در فرومولاسیون خاص و استفاده از پلیمرهای فلور دار میباشد. شرکت Aculon از روش یک تک لایه خودآرا از فوسفونات) استفاده میکند. SAMP میتواند فلزات، اکسید فلزات، شیشه، سرامیک، ذرات، نیمههادیها و حتی برخی پلیمرها را پوشش دهد. SAMP با زیرلایه پیوند کووالانسی تشکیل میدهد.
رشد آینده در ضدآب کردن قطعات الکترونیکی و پارچههای خودتمیزشونده و پوشاک و لوازم خانگی و لوازم بهداشتی خواهد بود. بخصوص در بازار آسیا که هماکنون هم تقاضای زیادی وجود دارد.
——————————————————–
[1] Volatile Organic Compound
——————————————————–
[1] منبع : Future Markets
[2] Self-cleaning
[3] Hydrophobic
[4] Hydrophilic
در آمد از نانو پوشش های خود تمیز شونده از سال 201- 2025، دلار امریکا
پوشش های خود تمیز شونده فوتوکاتالیستی
پوششهای نانو TiO2 به صورت وسیعی تجاری شدهاند و (به طور خاص در بازارهای ژاپنی و اروپایی) در تصفیه هوا و آب، شیشه خودتمیزشونده، محصولات بتنی و بسیاری پوششهای دیگر استفاده شده است.
محصولاتی که در بازار هستند عبارتند از:
- شیشه خودتمیزشونده Pikington Activ
- نمای ساختمان Ecoclean از شرکت Alcoa
- کاشی دودخوار BoralPure از Boral
این محصولات همگی شامل TiO2 نانومقیاس هستند. پوششهای فوتوکاتالیستی بر روی تعداد زیادی از ساختمانهای ژاپن مانند ترمینال فرودگاه بینالمللی Chuba اعمال شدهاند. بازار فناوری فوتوکالیستی در ژاپن در دهه گذشته رشد چشمگیری داشته است و بنا به گزارش انجمن صنعتی فوتوکاتالیستی ژاپن، در فروش ارزشی بیش از 1 میلیارد دلار در سال 2012 داشته است.
حجم کلی فروش مربوط به فناوریهای بهداشتی، مانند تصفیه کنندههای هوا با فناوری فوتوکاتالیستی، در سالهای اخیر بخصوص در آسیا، بسیار افزایش داشته است.. بازارهای آسیا و اروپا بزرگترین بازار و امریکا اندکی کوچکتر در حال حاضر هستند.
درآمدهای نانوپوششهای خود تمیزشونده فوتوکاتالیستی 2010 تا 2025. میلیون دلار
پوششهای آنتی باکتریال
بهدلیل گسترش روزافزون جمعیت ساکن بر روی کره زمین و در پی آن رشد بسیار سریع بیماریها و باکتریهای بیماریزا، محققان در تلاشاند تا با استفاده از راهبردهای پیشگیرانه مانع از بروز بیماری شوند. با کمک فناوری نانو و استفاده از پوششهای آنتیباکتریال، ویژگی ضدباکتری ذاتی در سطوح ایجاد میشود که با شستشو یا مواد شوینده از بین نمیروند. پوششهای آنتیباکتریال از تشکیل باکتریها، رشد جلبکها و میکروبها روی سطح جلوگیری میکنند و باعث حفاظت سطوح در برابرتشکیل کپک و قارچ در اماکن عمومی، سرویسهای بهداشتی، آشپزخانهها وکارخانجات فراوردههای غذایی میشوند.
قوانین جدید و مقاومت میکروبی روزافزون در مقابل یونهای فلزی. آنتی بیوتیکها و مقاومت موروثی میکروبها باعث شده است تا تولید کنندگان پوششها به فکر روشهای جایگزین برای پوششهای سنتی ضد میکروبی باشند. توسعه عوامل ضد میکروبی با سمیت کم و قابلیت جلوگیری از ایجاد آلودگی میکروبی مساله اصلی در توسعه پوششهای نوین در جهت ارتقای سلامت عمومی، بستهبندی و تولید غذا و دارو میباشد. پوششهای ضدمیکروبی باید دارای خواص زیر باشند :
- کنترل موثر باکتریها، کپک و قارچ
- فعالیت انتخابی نسبت به میکروارگانیسمهای ناخواسته
- عدم وجود اثرات سمی برای تولید کننده و مصرف کننده
- فعال بودن در زمان طولانی پس از اعمال بر روی سطح
- سازگاری با دیگر عوامل اعمال شونده بر روی سطح
- روش اعمال ساده، سازگاری با فرایندهای لایههای نازک معمول
استرلیزاسیون سطوح زیرساختها در صنعت فراوری غذا، بیمارستانها، کودکستانها، مدارس و غیره نیازمند استفاده مداوم مقدار زیادی شوینده و یا حتی آنتی بیوتیک به منظور جلوگیری از رشد انواع باکتری میباشد. جلوگیری از رشد چنین باکتریهایی با روشهای کاملا فیزیکی به منظور کاهش استفاده از عوامل شیمیایی بسیار مناسب میباشد. اعمال نانوپوششهای ضد باکتری که بتواند به صورت موثری به سطح بچسبد میتواند رهایش مواد شیمیایی در محیط را کاهش دهد و همچنین از رشد باکتریها جلوگیری کند.
رنگهای آنتی استاتیک یا ضد الکتریسیتهی ساکن
الکتریسیتهی ساکن بار الکتریکی است که بر خلاف جریان الکتریکی، در یک مکان ثابت میماند.
با توجه به اينکه الکتريسته ساکن ايجاد شده در اثر تردد، سايش، مالش در صنايع مختلف و بهخصوص در مکانهایی که مواد قابل اشتعال وجود دارد، موجب جرقه و انفجار گرديده و خسارت جبران ناپذيري بهوجود ميآورد، استفاده از سيستم روکش آنتي استاتيک در این مکانها الزامي به نظر ميرسد. روکشهای آنتیاستاتیک قابليت هدايت الکتريکي و انتقال جريان الکتريسته ساکن را دارا ميباشند.
در رنگهای آنتیاستاتیک نانو بهدلیل سطح ویژه بالای پرکنندهها، نیاز به مقدار کمتری از این مواد برای رسیدن به خاصیت هدایت مطلوب وجود دارد. رنگ آنتیاستاتیک نانو خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی بهتری از خود نشان میدهد و استفاده از این نوع رنگ باعث بهبود فرایندپذیری، خواص مطلوب رنگ وکیفیت و دوام بسیار بالای آن میشود.
پوششهای ضد خراش
خراشهای سطحی میتوانند طول عمر بسیاری از محصولات را کم کنند و معمولا انرژی و هزینهی زیادی برای تعویض آن محصول مصرف میشود. خراش برداشتن مواد بسیاری مثل فلزات، چوب، پلاستیکها، پلیمرها و شیشهها کاربرد آنها را در بسیاری از موارد محدود میکند.
پوششهای ضد خراش میتوانند بهصورت رنگ یا پوششهای شفاف روی سطوح ایجاد شوند. در صنعت ساختمان میتوان از این پوششها در نمای خارجی و داخلی، درها، پنجرهها، شیشهها، کفپوشها و وسایل داخلی ساختمان استفاده کرد.
سختی سطوح و مقاومت در برابر سایش مواد را می توان به میزان قابل توجهی بوسیله پوششهای نانویی افزایش داد و موادی سختتر با خواص بیشتر ضد فرسایشی برای سطوح تولید نمود. نانو ذرات خواص ضد سایشی و سختی را بهبود میدهند و همچنین مقاومت جامعی در برابر خوردگی را با رعایت الزامات قانونی و ایمنی ارائه مینماید. تحقیقات در این زمینه بسیار فعال بوده است و به نتایج چشم گیری نیز دست یافته است. تاکید بر فرایندهای آماده سازی فلزات میباشد، اما نتایج امیدوارکنندهای برای مواد غیر فلزی نیز نشان داده شده است. با استفاده از ساختار دانه بندی در مقیاس نانو و یا لایههای نانویی، خواص ضد سایش سطوح به صورت چشمگیری بهبود مییابد.
همچنین نانو پوششها به صورت چشمگیری خواص دیگری از جمله سختی، مقاومت در برابر شوک گرمایی برای موادی مانند سرامیک، کامپوزیتها، آلیاژهای فلزی را بهبود میدهند. نانو پوششها نرخ فرسایش کمتری نسبت به مواد پودری مشابه در بازار را نشان میدهند. پوششهای چند لایه در مقیاس نانو که دارای لایههای مواد میباشد، باعث بهبود در عملکرد پوششهای نانو ساختار تک لایه میگردند. در زمانی که این پوششها به صورت دقیق تولید شوند، باعث ایجاد یک تاثیر شگفت انگیز درسختی میگردد.
جدول 3) استفاده از نانو پوشش و نانو مواد مقاوم در برابر سایش ، قوانین ، کاربری و کاربرد آنها
| طبقه بندی | |
| نانو مواد مورد استفاده | نانو لوله های کربنی
نانو ذره های زیرکونیا نانو ذره های اکسید الومینیوم نانو ذره های دی اکسید سیلیکون نانو ساختارهای الماس |
| اصول عملکرد
|
فرسایش
نانو ذرات غیر آلی با افزایش محتویات آلومینا و سیلیکا بهبود قابل توجهی برای مقاومت در برابر خش خوردگی و سایش را بوجود میآورد. با افزایش غلظت این نانوذرات خواص ضدسایش این پوششها نیز بهبود مییابد. سایش ساختار نانویی با بهره گیری از اندازه بسیار ریز دانهها و نانولایهها باعث جلوگیری بوجود آمدن نابجاییها در ساختار میشود که این به شدت خواص سایشی را بهبود می دهد. همچینین این نانو پوششها به صورت چشمگیری خواصی از جمله: سختی، مقاومت در برابر شوک گرمایی در سطوح رسانایی همچون سرامیک ، کامپوزیت ها و آلیاژ های فلزی را بهبود می دهند. |
| خواص | سایش
بوسیله فیلرهای غیر آلی در سایز میکرون خواص مقاومت در برابر خش، خوردگی برای پوششهای بسیار بهبود می یابد. ولی این پوشش ها میتواند یک ظاهر مات یا نیمه مات به پوششها بدهد. اگرچه با استفاده از نانو ذرات پخش شوندگی نور به صورت چشمگیری کاهش مییابد. نانو پودرهایی با اندازه ذرات بین 40 تا 60 نانو متر پر کن های بسیار موثری میباشند. نانو ذراتی همانند ، ZrO2، AlOOH، SiO2 در رنگ های لاکی UV جاسازی میشوند و خواص مقاومتی در برابر سایش را بهبود میدهند. لایههای محافظ بر روی سطوح با تکنیک ساده مکانیکی اعمال میگردد. لایههای محافظ غیر آلی، شفاف، قابل ترمیم حتی در دماهای پایین میباشد که دارای سختی بالا ومقاومت بالایی در برابر خوردگی میباشد. برخی از خواص این پوششها عبارتند از : بسیار واکنش پذیر برای ترمیم در عرض چند ثانیه، هیچگونه تجهیزات خاصی برای اعمال نیاز ندارد، دوستدار محیط زیست به دلیل اینکه محتوی هیچگونه حلالی نمیباشند و به دلیل سایز ذرات بسیار کوچک شفاف نیز می باشد. سایش پوشش دهی بسیار عالی، مقاومت در برابر سایش و فرسایش انعطاف پذیری بالا، دارای سختی بالا |
| تاثیر | فرسایش
شبکههای سرامیکی سختی بسیار مناسبی را به مواد اولیه برای ایجاد انعطاف یا سختی به پوششها میدهد. این مواد بسیار مقاوم در برابر بسیاری از مواد شیمیایی میباشند. نانو پوششها به دلیل سایز بسیار کوچک، حتی در مقادیر بسیار کمی از خواص مکانیکی را افزایش می دهد. همچنین بر روی شفافیت پوششهای تاثیری نمیگذارد. در صورتیکه ذرات به صورت همگن در پلیمر توزیع گردد خواص مقاومتی در برابر خش خوردگی نیز بسیار بهبود مییابد. حتی مقدار کمی از نانو ذرات میتواند ظاهر پوشش را بدون هیچگونه تاثیر منفی و شفافیت آن ثابت نگه دارد. سایش فلزات نانو کریستالی یا پوششها نرخ پوشش دهی کمتری را نسبت به پودرهای درشت موجود در بازار دارا میباشند. این بهبود در مقاومت سایشی مربوط به سختی بالای مواد نانوساختار و تغییر در شکل شکست و سایش ذرات بسیار ریز است. پوششهای چند لایه در مقیاس نانو که حاوی لایههایی از مواد میباشند باعث بهبود در عملکرد نانو پوششهای تک لایه میگردند. هنگامی که این نانو پوششهای چند لایه به درستی طراحی گردد باعث ایجاد سختی بسیار بیشتر میگردد. |
بازار پوششهای مقاوم به سایش
بازار هدف مدیریت اصطکاک میباشد، همچنین در مرحله تحقیق و توسعه هدف فناوری موتو و ماشین الات میباشد. هزینههای پوششهای فلزی 32 میلیارد دلار تخمین زده شده است. همچنین بازار برای پوششهای ضد فرسودگی و فرسایش در حدود 5 میلیارد در سال تخمین زده شده است.
درامد از محل نانو پوشش های ضد فرسودگی و فرسایش 2010-2025 ، دلار آمریکا
عایقها
عایقهای ساختمانی نقش قابل توجهی در صرفهجویی انرژی و همچنین افزایش آسایش و آرامش افراد ساکن در یک واحد مسکونی ایفا میکنند.
عایقها بسته به نوع و کاربردی که دارند، به انواع عایقهای صوتی، حرارتی، رطوبتی و… تقسیم بندی میشوند که در طول زمان تکامل یافته و روز به روز انواع جدیدتری از آنها روانه بازار میشود.
- عایق صوتی
بهمنظور کاهش و مقابله با صوت انتقالی (آلودگی صوتی) از محیطی به محیط دیگراز عایقهای صوتی استفاده میشود. در مواد عایق صوتی سرعت حرکت امواج صوتی کاهش مییابد. هرچه عایق صوتی قابلیت بیشتری در کاهش دادن سرعت صوت در محیط داشته باشد، به ضخامت کمتری از آن مادهی عایق نیز نیاز است.
محصولات عایق صوتی که در آنها از فناورینانو استفاده شده است به عنوان عایقهای مدرن مطرح هستند.
مزیتهای کلی عایقهای صوتی نانو نسبت به عایقهای قدیمی
- کیفیت بالا و توانایی بیشتر عایقهای صوتی مدرن
- نیاز به ضخامت کمتر از این مواد که باعث بیشتر شدن فضای مفید ساختمان میشود
|
آئروژل (ایروژل)، یک جامد با چگالی بسیار پایین و در عین حال استحکام بالا است. آئروژل مادهای ایدهآل برای عایقهای صوتی و حرارتی محسوب میشود و بهعنوان نمایندهای از نوعی عایق چند منظوره در ساختمان استفاده میشود.
|
- عایق حرارتی
فاکتور مهم در انتخاب این عایقها، میزان مقاومت حرارتی آنها است. هر قدر این مقاومت بالاتر باشد عایق حرارت را کمتر از خود عبور میدهد و صرفه جویی که به همراه دارد، افزایش مییابد. پس به جای ضخامت عایق ها، 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 دارند. نانومواد به دلیل داشتن تخلخلهای ریزتر و بیشتر، قابلیت بیشتری برای به دام انداختن هوا داخل ماده دارند و با استفاده از این مواد میتوان با ضخامتهای کمتری به خاصیت مطلوب رسید. نانوعایقهای حرارتی قابلیت بیشتری در کاهش اتلاف انرژی داشته و همچنین خطرات زیستی کمتری دارند.استفاده از رنگ عایق نانو، نیز برای جلوگیری از نفوذ رطوبت و ایجاد پوسیدگی است
شیشه
از کاربردهای فناوری نانو در صنعت ساخت شیشه میتوان به محصولاتی مانند شیشههای خودتمیز شونده و شیشههای کنترل کننده انرژی اشاره کرد.
- شيشه هاي خود تميز شونده
شيشه هاي خود تميز شونده از سال 2002 در بازار در دسترس بودهاند و هر روز نياز و تقاضا برای استفاده از این شيشهها افزايش مييابد. براي عمل خودتمیز شوندگی این شیشهها نور فرا بنفش بهعنوان يك پيش شرط، لازم است. بنابراين شيشهها را ميتوان تنها براي سطوح خارجي بهكار برد. با اعمال پوشش خودتمیز شونده و بكارگيري نور فرا بنفش كه در بخشي از نور خورشيد وجود دارد، تشكيل اكسيژن فعال بر روي سطح شيشه تسريع ميگردد. اين اكسيژن به لكههاي چربي و مواد آلي روي سطح شيشه حمله كرده و با تجزيه سطح تماس بين شيشه و چربي چسبندگي كاهش مييابد و چربي ميتواند بهتر شسته شود، بنابراين چربي بهطور كامل از سطح شیشه جدا ميشود.
- شیشههای هوشمند
- حدود یک سوم انرژی یک ساختمان از طریق پنجرهها هدر میرود. به همین دلیل تلاش برای کاهش مصرف انرژی در ساختمانها بر روی پنجرهها متمرکز شده است. نیاز به ذخیره انرژی باعث شده است تا انواع جدیدی از پنجرههای شیشهای در ساختمانها بهکار برده شود.
-
نمایی از کاربرد شیشههای هوشمند در ساختمان
سبک
بتن سبک، بتنی است که وزن مخصوص آن نسبت به بتن معمولی خیلی کمتر میباشد و در ساخت آن از سیمان، آب، سنگدانههای سبک و مواد افزودنی استفاده شده است. هنگامی که از سنگدانههای سبک در بتن استفاده میشود، چون سنگدانهها بهطور ذاتی مقاوم نیستند، موجب کاهش استحکام و مقاومت بتن میشوند. بنابراین مهمترین 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.
مقایسه مقاومت فشاری بتنها
نتیجه گیری :
امروزه صنعت ساختمان هزینه های زیادی را صرف ساخت و نگهداری انواع بنا می نماید، در حالی که با اتکا به نانو تکنولوژی می توان هم عمر مفید ساختمان را افزایش داد و هم هزینه ها را مدیریت کرد. استفاده از فناوری نانو سبب پیدایش معیارهاو استانداردهای جدیدی شده که روز به روز در حال گسترش و پیشرفت است به طوری که کشورهایی که در تولید محصولات نانو تاخیر داشته باشند نمی توانند جایگاهی مناسبی در آینده داشته باشند. در معماری، نانو باعث توسعه سطوح و مصالح کاربردی شده است، مخصوصا در بالا بردن کارایی ساختمان در حوزه انرژی، افزایش کارایی اجزا و حفظ و نگهداری.
———————————————————
مراجع:
[1] www. nano.ir
[2] Ivan P. Parkin and Robert G. Palgrave, Self-cleaning coatings, Journal of Materials Chemistry, 2004.
[3] Mohammad J. Hajipour, K. M. Fromm, A. Ashkarran, D. Jimenez de, T. Rojo, V. Serpooshan, Wolfgang J. Parak and Morteza Mahmoudi, 2012.
[4] R Baetens, BP Jelle, A Gustavsen – Energy and Buildings, 2011 – Elsevie.
برای دسترسی به فایل PDF کلیه گزارشات، به بخش گزارش های صنعتی پایگاه اینترنتی نانو و صنعت (www.INDnano.ir/category/report) مراجعه نمایید.
