فناوری نانو رشته‌ای از دانش کاربردی و فناوری است که زمینه‌های گسترده‌ای را پوشش می‌دهد. موضوع اصلی آن به وجود آوردن و نیز کنترل خواص موادی در ابعاد بین ۱ تا ۱۰۰ نانومتر است. در واقع فناوری نانو فهم و به‌کارگیری خواص جدیدی از مواد و سازوکارهایی در ابعاد نانو است که اثرات فیزیکی جدیدی را از خود نشان می‌دهند. اخیراً گسترش علم و فناوری نانو به پیشرفت و توسعه در علوم فیزیک، شیمی، مواد و مهندسی کمک بسیاری کرده است. کاربردهای گستردهٔ فناوری نانو در صنایع مختلف به‌خصوص مواد پیشرفته به دلیل قابلیت‌های منحصربه‌فرد محصولات تولید شده در مقایسه با محصولات موجود در بازار است. این فناوری توانسته در زمان کوتاهی توجه بسیاری را به خود جلب کند. صنایع تولید مواد پیشرفته نقش مهمی را نه تنها در توسعه نانومواد بلکه در استفاده از آن در کاربردهای مختلف ایفا کرده است. یکی از حوزه‌هایی که فناوری نانو در آن وارد شده است بخش‌های مختلف صنعت ساختمان است. نماهای کامپوزیتی آلومینیومی نیز به دلیل زیبایی و قابلیت‌های منحصربه‌فردی که دارند، طی سال‌های اخیر موردتوجه فعالان صنعت ساختمان قرار گرفته است. با گسترش استفاده از فناوری نانو در صنایع مختلف، تولیدکنندگان مختلف از این فناوری در ایجاد خواص جدید و بهبود قابلیت‌های این صفحات استفاده کرده‌اند.

نماهای کامپوزیتی

بیش از دو دهه است که نماهای کامپوزیتی آلومینیومی (ACP) برای نماهای ساختمان‌های مسکونی، تجاری و مراکز خرید مورداستفاده قرار می‌گیرند. صفحات کامپوزیت آلومینیومی متشکل از لایه‌هایی از ورق آلومینیومی در بالا و پایین و مواد پلی‌اتیلنی غیرسمی در مرکز است و دارای کیفیت شکل‌پذیری بالاست. از عمده مزایای استفاده از این نوع صفحات علاوه بر نمای جذاب و زیباسازی نمای ساختمان سرعت بالای اجرا، وزن سبک و عایق بودن آن است.

این صفحات کامپوزیتی شامل بیش از ۲ ورق آلومینیومی با استحکام بالا هستند که در دو سمت هستهٔ با چگالی کم و عایق قرار داده می‌شوند. به همین دلیل به آن‌ها پنل‌های ساندویچی نیز می‌گویند. سهولت نصب، مقاومت بالا در برابر آب، مواد شیمیایی و خوردگی و رنگ‌بندی جذاب از عوامل اصلی توجه به این صفحات در صنعت ساختمان بوده است. هدف اصلی تولید این صفحات، استفاده از آن‌ها به‌عنوان علائم نشانگر بوده است؛ اما امروزه این صفحات کاربرد گسترده‌ای یافته‌اند که شامل نمای دیوار، ایجاد نماهای معماری، دکوراسیون داخلی، سقف کاذب و… است. این صفحات کامپوزیتی ابتدا توسط دو شرکت همکار با نام‌های Alusingen و BASF در سال ۱۹۶۹ تولید شدند. در حال حاضر شرکت Alcan صاحب‌امتیاز شرکت Alusingen است. با وجود تولید این صفحات در دهه ۶۰ میلادی، تا اواسط دهه ۸۰ میلادی که امکان استفاده از این صفحات در ساختمان شناخته شد، استفاده چندانی از آن نشد. در اوایل دهه ۹۰ میلادی استفاده از این صفحات در ساختمان‌های تجاری و مسکونی گسترش پیدا کرد که موجب کاهش هزینه و بهبود عملکرد معماری شد [۱ و ۲].

شکل ۱. نمونه‌ای از کاربرد صفحات کامپوزیت آلومینیومی در نمای ساختمان‌ها

 

اولین نام تجاری این صفحات Alucobond بوده است که فرایند تولید آن در سال‌های ۱۹۷۱ تا ۱۹۹۱ توسط شرکت Alusingen ثبت اختراع شده بود. پس از این دوره نام‌های تجاری بزرگی مانند Alcoa (نام تجاری Reynobond)، Mitsubishi (نام تجاری Alpolic)، Etem (نام تجاری Etalbond) و… پدیدار شدند [۱].

از ابتدای اختراع این صفحات، ماهیت آن‌ها تغییر زیادی نکرده است. مهم‌ترین تغییرات در ترکیب این صفحات رخ داده است که بر اساس ویژگی‌های موردنظر و محل استفاده آن‌ها بوده است. به‌عنوان مثال در ساختمان‌های بلند که از این صفحات در نما استفاده می‌کنند به دلیل ماهیت آتش‌گیر هسته پلیمری آن‌ها، تغییراتی در این مواد ایجاد شد تا تبدیل به مواد غیرآتش‌گیر شوند [۱].

ضخامت این ورق‌ها در محدوده ۶-۳ میلی‌متر است و ضخامت رویه آلومینیومی آن ۸/۰-۲/۰ میلی‌متر است. هسته عایق این صفحات از مواد مختلفی ساخته می‌شود که عبارتند از:

• هسته PE: این نوع پنل‌ها، ۱۰۰ درصد از پلی‌اتیلن ساخته می‌شوند و آتش‌گیر هستند.
• هسته FR: این هسته‌ها از مواد کامپوزیتی با درصد بالای (۷۰ تا ۹۰ درصد) پشم معدنی/ سنگ پرکننده/ پشم سنگ ساخته می‌شوند که غیرآتش‌گیر هستند و بازدارنده آتش هستند.
• هسته آلومینیومی: این ساختار از ساختار آلومینیومی یا شش‌ضلعی آلومینیومی ساخته می‌شوند [۱].

به‌منظور اینکه این صفحات برای کاربردهای گوناگون مناسب باشند، انواع مختلفی از رنگ‌ها و پوشش‌ها در این پنل‌ها استفاده می‌شود که به شرح زیر است:

• صفحات PE/FR ساختمانی/معماری که با رزین PVDF، رنگ پلی‌استر پوشش داده می‌شوند.
• صفحاتی که با نانو PVDF پوشش داده می‌شوند.
• صفحات پرینت دیجیتال/نشانگر که با رزین EFVE یا پلی‌استر با کیفیت بالا پوشش داده می‌شوند.

مزیت این صفحات در مقایسه با سایر مواد ساختمانی شامل استحکام بالاتر، وزن کمتر، انعطاف‌پذیری و انطباق‌پذیری به‌خصوص برای سطوح منحنی، دوام و قابلیت عایق‌بندی عالی است [۱].

نمایی از ساختمان که از صفحات کامپوزیتی آلومینیوم در آن استفاده شده است [۱].

 

کاربرد فناوری نانو در نماهای کامپوزیتی

فناوری نانو به زبان ساده، علمی است که در آن می‌توان مواد را در مقیاس اتم یا مولکول کنترل کرد و به مواد خواصی مانند مقاومت در برابر محیط‌های اسیدی و قلیایی، خودتمیزشوندگی، مقاومت در برابر جای سوختگی، ضدآلودگی، ضدنوشتار و… افزود. شهرهایی را تصور کنید که در آن‌ها به‌طور مداوم بارندگی باشد. چه اتفاقی برای ساختمان‌هایی که از مواد معمولی در دیوارشان استفاده می‌شود می‌افتد؟ البته که آن‌ها طول عمر کوتاهی خواهند داشت و هزینه نگهداری آن‌ها بسیار زیاد خواهد بود؛ اما اگر از این نماهای کامپوزیتی نانویی استفاده شود طول عمرشان ۱۵ سال یا بیشتر خواهد بود و تنها وسیله موردنیاز برای نگهداری آن‌ها باران خواهد بود!

 

نماهای کامپوزیتی نانویی چه کاربردی دارند؟

از این نماها در هر قسمتی از ساختمان می‌توان استفاده کرد. دیوارهای غشایی، نمای خارجی، لبه پشت‌بام، پارتیشن‌ها، تابلوهای تبلیغاتی، سردر مغازه‌ها، پوشش ستون‌ها و… نمونه‌هایی از این کاربردها است.

انواع نماهای کامپوزیتی نانویی عبارتند از: نمای کامپوزیتی خودتمیزشونده، نمای کامپوزیتی ضدآتش[1]، نمای کامپوزیتی ضدالکتریسیته ساکن[2]، نمای کامپوزیتی ضدباکتری[3] و نمای کامپوزیتی دکوری.

نماهای کامپوزیتی نانویی چگونه کار می‌کنند؟

نماهای نانویی تمامی خواص نماهای کامپوزیتی سنتی از قبیل استحکام، مقاومت در برابر آتش و… را دارا هستند و با اضافه کردن یک پوشش نانومتری می‌توان به آن‌ها خواصی از قبیل خودتمیزشوندگی، مقاومت اسیدی و قلیایی و ضدآلودگی و گردوغبار را افزود. وقتی نماهای کامپوزیتی معمولی به مدت طولانی در معرض قطرات باران قرار می‌گیرند، درون شیارهای میلی‌متری آن‌ها لکه‌های سیاه به وجود می‌آید. به صورتی که تمیز کردن آن‌ها دشواری‌های زیادی دارد. از این رو نمای ظاهری ساختمان را از بین می‌برد؛ اما نماهای کامپوزیتی نانویی این مشکل را برطرف کرده‌اند، ذرات گردوغبار موجود در هوا نمی‌توانند به سطح آن بچسبند و به‌آسانی با یک قطره باران شسته می‌شوند و نمای ساختمان ظاهر براق اولیه خود را به دست می‌آورد. به این خاصیت خودتمیزشوندگی گفته می‌شود. از آنجا که ذرات نانومتری روی سطح نما بسیار کوچک هستند، ذرات غبار به‌راحتی نمی‌توانند بر روی سطح آن بنشینند. از طرفی نوعی پوشش نانوفوتوکاتالیستی نیز موجود است که خاصیت ضدآب و ضدروغن را نیز به سطح اضافه می‌کند.

 

شکل ۳. پوشش‌های روی پنل آلومینیومی

———————————-

[1] Fireproof 

[2] Anti-Static

[3] Antibacterial

 

انواع نماهای کامپوزیتی نانویی

به دلیل خواص منحصربه‌فرد فناوری نانو، استفاده از آن در صفحات کامپوزیتی تحول شگرفی در این صنعت ایجاد کرده است. در نماهای نانویی از این فناوری نوین برای تغییر ساختار مولکولی سطح مواد استفاده می‌کنند تا خواص دلخواه ما را بر روی آن ایجاد کند. به‌عنوان مثال این نماها ضدنوشتار و خودتمیزشونده هستند. علاوه بر این امکان ایجاد خواص متنوعی در این صفحات ایجاد شده است که عبارتند از:

• صفحات خودتمیزشونده

این سطوح توسط نانوپلیمرهایی ساخته شده‌اند که ۵۰۰۰ بار کوچک‌تر از قطر موی انسان هستند، لذا به نظر نامرئی می‌رسند. از طرفی این نماها دارای سطح آب‌گریز و چربی‌گریز هستند که باعث می‌شود که آب و کثیفی از سطح آن دفع شود. این سطوح برای مدتی طولانی تمیز باقی می‌مانند و در صورت کثیفی تنها با آب مثل روز اول تمیز می‌شوند. در واقع دیگر نیازی به مواد تمیزکننده برای شستشوی این نماها نیست. در سطح بیرونی این صفحات یک نانولایه ضدآلودگی پوشش داده می‌شود. این پوشش به دلیل قابلیت فناوری نانو مقاومت بالایی در برابر آلودگی در سطح این صفحات ایجاد می‌کند [۳ و ۴]. با استفاده از این فناوری، سطوح این صفحات در مدت زمان بیشتری تمیز مانده و به‌راحتی با آب تمیز می‌شود. اصولاً دو فناوری شامل اثر لوتوس و خاصیت فوتوکاتالیستی برای ایجاد قابلیت خودتمیزشوندگی در سطح وجود دارد که در ادامه موردبررسی قرار می‌گیرند.

الف) سطوح خودتمیزشونده مبتنی بر اثر نیلوفر آبی (لوتوس)

مهم‌ترین مشخصه این سطوح، اثر لوتوس است که مشابه برگ نیلوفر آبی هیچ‌وقت آلودگی در سطح آن باقی نمی‌ماند. این سطوح مشابه برگ نیلوفر آبی، قابلیت دفع آب را دارند که باعث می‌شود در اثر بارندگی کاملاً تمیز شوند [۵ و ۶]. نمونه‌ای از کاربرد این صفحات در ساختمان‌های بلند در شکل ۴ نشان داده شده است که با گذشت زمان تمیزی خود را حفظ کرده و نمای ساختمان تمیز باقی مانده است.

شکل ۴. مقایسه صفحات آلومینیومی خودتمیزشونده در مقایسه با صفحات معمولی پس از سه سال [۵].

 

 

 

مزایای این نانوپوشش روی سطح صفحات کامپوزیت آلومینیوم عبارتند از:

• این سطوح با دارا بودن یک لایه نازک پلیمری نامرئی (فلوروکربن)، دارای یک نمای براق و صیقلی هستند که برای سال‌ها به همین صورت باقی می‌ماند؛
• روغن، چربی و غبار به سرعت و راحتی توسط آب تمیز می‌شوند و ظاهر نما را همیشه نو نگه می‌دارد؛
• این سطوح آب، غبار و رنگ اسپری شده را دفع می‌کنند و باعث می‌شوند تا نما برای سال‌ها نو به نظر برسد؛
• و شست‌وشوی آن‌ها ساده است و باعث پایین آمدن هزینه نگهداری ساختمان می‌شود.

شکل ۵. استفاده از صفحات کامپوزیت آلومینیوم با نانوپوشش فلوروکربن که خاصیت خودتمیزشوندگی دارد [۷]

 

 

ب) سطوح خودتمیزشونده مبتنی بر پدیده فوتوکاتالیستی

 

جدول ۱. نانوپوشش‌های خودتمیزشونده فوتوکاتالیستی-نانومواد استفاده شده، اصول، خواص و کاربردها

نانومواد	نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم
اصول	ذرات نوع آناتاز تیتانیا در مقیاس نانو درون یک بستر پلیمری خنثی سطح مشترک پایا بین پوشش و زیرلایه تکنولوژی پوشش دهی‌تر/ نانوتکنولوژی 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 به‌صورت تجاری موجود است؛ مانند اسپری، غوطه‌وری، شارشی و چرخشی آنتی‌استاتیک غبار را جذب نمی‌کند
اثر	نوع آتاتاز نانوذرات تیتانیا فوتوکاتالیستی در یک بستری که با اثر فوتوکاتالیستی تجزیه نمی‌شود برانگیختگی توسط اشعه ماورای بنفش محیط سطح ابر آب‌دوست (ضدمه)، آب به زیرلکه می‌رود و آن را به‌راحتی می‌توان پاک کرد اثر خودتمیزشوندگی با تجزیه مواد ارگانیک و مضر اکسیژن فعال بر روی سطح مواد ارگانیک، غبار، لکه و… 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، نامرئی است انواع مختلفی به‌صورت تجاری موجود است، غبار ارگانیک می‌تواند توسط نور ماورای بنفش از بین برود و با آب پاک شود، سطح به نظر تمیزتر می‌آید، غبار در همه‌جا به‌صورت یکسان پخش می‌شود، نقطه کثیف وجود ندارد، روغن می‌تواند فقط با استفاده از پارچه یا اسفنج نمناک تمیز شود، نیازی به تمیزکننده‌های مضر برای محیط‌زیست وجود ندارد

 

فوتوکاتالیست‌ها واکنش‌های شیمیایی را در زیر تابش نور سرعت می‌بخشند. این در مورد تجزیه مواد ارگانیکی مانند چربی‌ها، روغن یا حتی میکروب‌ها نیز صدق می‌کند. در مورد معمول‌ترین فوتوکاتالیست مورداستفاده ₂TiO عملکرد کاتالیستی به شکل قابل‌توجهی در مقیاس نانو بهبود می‌یابد.

نانو ₂TiO دارای سطح مخصوص بسیار زیاد، حجم تخلخل زیاد و اندازه حفرات بزرگ، فعالیت زیاد و چگالی کم است. این خواص سطح در دسترس و انتقال جرم برای جذب سطحی آلودگی‌های ارگانیک را زیاد می‌کند و از آنجا که واکنش‌های فوتوکاتالیستی بسته به واکنش‌های شیمیایی روی سطح دارد، باعث عملکرد فوتوکاتالیستی بهتری می‌شود. نانو ₂TiO نور را در محدوده ماورای بنفش جذب می‌کند، ولی جذب بسیار ناچیزی در محدوده مرئی دارد. این خاصیت آن را تبدیل به مؤلفه‌ای برای محافظت سطوح از تخریب توسط UV  تبدیل می‌کند.

شکل ۶. مکانیسم فوتوکاتالیسیتی بر روی یک سطح دارای نانوذرات ₂TiO [۸].

 

کاربردهای آن در زمینه خودتمیزشوندگی، ضدمه، ضدمیکروبی و یا پاک‌کنندگی با آب است. در محیط‌های داخلی ساختمان، اکثر سطوح مانند سرامیک‌ها، شیشه پنجره یا کاغذ به‌مرورزمان توسط مواد ارگانیک مثل روغن، غبار و دود پوشیده و کثیف می‌شوند. پوشش‌های نانو ₂TiO شفاف می‌توانند به‌طوری باشند که هیچ تأثیر عینی بر روی رنگ یا شفافیت زیر لایه نداشته باشند؛ اما می‌توانند مواد ارگانیک را به‌محض نشستن تجزیه کنند. به‌منظور دستیابی به خاصیت فوتوکاتالیستی در محیط‌های داخلی که معمولاً نور UV کمی دارند، طیف جذب ₂TiO را می‌توان با دوپ کردن کمی تغییر داد.

اکسیداسیون فوتوکاتالیستی ضایعات هیدروکربنی را که از سوختن سوخت‌های فسیلی در کارخانه‌های صنعتی تولید می‌شود کاهش می‌دهد. بتن دارای پوشش فوتوکاتالیستی به‌منظور کاهش آلودگی‌های هوا مانند NOx و VOC به‌خصوص در مکان‌هایی که دارای آلودگی‌های زیاد هستند مانند خیابان‌های اصلی پرتردد، تونل‌های جاده‌ای، محیط‌های شهری و… استفاده می‌شود. این آلاینده‌ها اثر فزاینده‌ای بر کیفیت هوای شهری دارند و باعث تشکیل دود فوتوشیمیایی و ازن می‌شوند.

 

جدول ۲. مقایسه صفحات معمولی و صفحات کامپوزیتی نانو [۹]

نوع پوشش	پوشش نانوفلوروکربن	پوشش فلوروکربن
ساختار	رزین حاوی نانومواد استفاده می‌شود و اندازه ذرات نانو حدود ۱۰ تا ۳۰ نانومتر است که سطح صاف و ظریف ایجاد می‌کند.	اندازه ذرات پوشش سطحی ریز است و سطحی صاف ایجاد می‌کند.
مقاومت در برابر لکه	با توجه به اینکه ذرات سطحی بسیار ریز هستند، گردوغبار و روغن به‌سختی به سطح می‌چسبند و به‌آسانی تمیز می‌شوند.	اندازه ذرات گردوغبار مشابه اندازه ذرات پوشش سطحی است و به‌آسانی به سطح می‌چسبند.
خودتمیزشوندگی	ذرات سطحی بسیار کوچک هستند و کشش سطحی زیادی ایجاد می‌کنند و ذرات گردوغبار به دلیل باد و باران به‌آسانی از سطح حذف می‌شوند.	کشش سطحی کم است و چسبندگی ذرات گردوغبار و روغن بالاست. ذرات آب روی سطح می‌لغزند و به‌سختی ذرات گردوغبار را حمل می‌کنند.
مقاومت در برابر خراش	بیش از ۱۰.000 بار	صدها بار
مقاومت در برابر شرایط آب و هوایی	۲۰ ساله	۱۵ ساله

 

• صفحات ضدباکتری

پوشش‌های آنتی‌باکتریال به‌منظور کنترل فعالیت باکتریایی و در نهایت کشتن آن‌ها روی صفحات کامپوزیتی آلومینیومی ایجاد می‌شوند [۱۰]. در این صفحات کامپوزیتی از یون‌های نقره در پوشش استفاده می‌شود و مقاومت عالی در برابر رشد باکتری‌ها در سطح دارند. این صفحات برای سطوح داخلی ساختمان که نیاز به محافظت عالی در برای باکتری‌ها دارند، مناسب هستند. نتایج آزمایشات نشان‌دهنده عملکرد ۹۹_/۹۹ درصدی این پوشش‌ها در برابر باکتری‌های E.coli، سالمونلا و لژیونلا دارند.

شکل ۷. عملکرد مؤثر صفحات ضدباکتری شرکت Aludecor در برابر رشد باکتری با افزودن یون‌های نقره به پوشش سطح [۱۱].

 

شکل ۸. صفحات کامپوزیتی آلومینیومی ضدباکتری ساخت شرکت DERACP

 

• صفحات ضدالکتریسیته ساکن

هرچند تعداد زیادی از تولیدکنندگان صفحات کامپوزیت آلومینیوم در دنیا وجود دارد، اما تعداد کمی از تولیدکنندگان صفحات ضدالکتریسیته ساکن تولید می‌کنند. عمدتاً به دلیل تخلیه بار الکتریسیته و جذب الکترواستاتیک آسیب به تجهیزات صنعتی وارد می‌شود. برای رفع این مشکل، تولیدکنندگان از پوشش‌های آنتی‌استاتیک روی صفحات کامپوزیتی استفاده می‌کنند [۱۲].

این صفحات کامپوزیتی در صنایعی که الکتریسیته ساکن منجر به کاهش کیفیت محصولات می‌شود از جمله صنعت الکترونیک، صنعت پلاستیک، صنعت کاغذ و نساجی استفاده می‌شوند. هرچند حذف کامل الکتریسیته ساکن امکان‌پذیر نیست، به‌منظور دست‌یابی به محصولات با کیفیت بالاتر، استفاده از صفحات کامپوزیتی آلومینیومی ضدالکتریسیته ساکن بهترین انتخاب در بسیاری از صنایع است. برخی از تولیدکنندگان برای پوشش‌دهی صفحات مورداستفاده در نمای خارجی از رزین فلوروکربن استفاده می‌کنند [۱۰].

شکل ۹. نمونه‌ای از کاربرد صفحات کامپوزیت آلومینیومی ضدالکتریسیته ساکن [۶].

 

هرچند تاکنون شرکت‌های مختلف وارد این حوزه نشده‌اند، اما برخی از شرکت‌ها با استفاده از فناوری‌های نوین و اصلاح پوشش سطحی این کامپوزیت‌ها، صفحاتی با رنگ‌های جذاب ایجاد کرده‌اند که زمینه مناسبی برای گسترش بازار این محصولات ایجاد کرده است [۳].

شکل ۱۰. نمونه‌ای از صفحات کامپوزیت آلومینیوم با طیف رنگی گوناگون و مکانیزم ایجاد رنگ‌های مختلف در اثر جهات مختلف تابش نور خورشید [۳].

 

 

• صفحات مقاوم در برابر آتش

در صفحات آلومینیومی، یک لایه پلیمری غیرسمی یا مواد غیرآلی بین دو صفحه آلومینیومی قرار داده می‌شود. به‌منظور ایجاد قابلیت ضدآتش در صفحات آلومینیومی، ذرات ضدآتش و گرانوله‌های پلیمری با هم ترکیب شده و پس از حرارت دادن، قالب‌گیری می‌شوند. مهم‌ترین مشکل این ترکیب، جریان یافتن این لایه پلیمری بین دو صفحه آلومینیومی در اثر حرارت آتش به سمت پایین است و از طرف دیگر حداکثر درصد ذرات ضد آتش ۶۰ تا ۶۵ درصد وزنی است. از طرف دیگر ساخت این نوع از صفحات با استفاده از این روش هزینه بالایی دارد و صفحات ساخته شده با این روش قابلیت شکل‌دهی خوبی ندارند. علاوه بر این استفاده از پشم سنگ و پشم شیشه نیز به دلیل خاصیت آدیاباتیک کم و افزایش وزن به دلیل جذب رطوبت مشکلات متعددی ایجاد می‌کنند [۱۳].

محققان به‌منظور رفع مشکلات مذکور، از مخلوط آیروژل سیلیکا (۱ تا ۹۰ درصد وزنی) و رزین ترموپلاستیک (۱۰ تا ۹۹ درصد وزنی) استفاده می‌کنند که پنل‌های حاصل خواص آدیاباتیک و بازدارنده آتش بهتری دارند [۱۳]. تحقیقات نشان داده است که صفحات با لایه آیروژل بالاترین میزان عایق حرارتی را نسبت صفحات دیگر دارند [۱۴].

صفحات کامپوزیت آلومینیوم ضدآتش در ساختمان‌ها

از دیگر خواص این سطوح می‌توان به خاصیت ضدلک سوختگی اشاره کرد. همان‌طور که در تصویر دیده می‌شود یک پنل آلومینیوم معمولی و یک پنل آلومینیوم نانویی برای مدت ۳۰ ثانیه با آتش سیگار سوزانده شده‌اند و اثر آن‌ها با هم مقایسه شده است.

شکل ۱۲. سمت راست: پنل کامپوزیتی آلومینیومی معمولی بعد از ۳۰ ثانیه سوزانده شدن توسط آتش سیگار، سمت چپ: پنل کامپوزیتی آلومینیومی نانویی بعد از ۳۰ ثانیه سوزانده شدن توسط آتش سیگار

 

یکی دیگر از روش‌های ایجاد قابلیت مقاوم در برابر آتش در صفحات کامپوزیت آلومینیومی افزودن اکسید آلومینیوم (Al₂O₃) و اکسید منیزیم (MgO) به‌منظور افزایش مقاومت در برابر آتش و یا افزودن هیدروکسید آلومینیوم (Al(OH)₃) و هیدروکسید منیزیوم (Mg(OH)₂) برای ایجاد قابلیت بازدارنده آتش است [۱۵ و ۱۶]. تحقیقات نشان داده است که افزودن این ذرات با ابعاد نانومتری در مقایسه با ذرات درشت‌تر موثرتر است [۱۷]. تحقیقات جدید نیز نشان داده است که در صورت افزودن نانوذرات هیدروکسید منیزیم به نانولوله‌های کربنی چندلایه، قابلیت بازدارنده آتش بهبود قابل‌ملاحظه‌ای می‌یابد [۱۸]. مکانیسم ایجاد قابلیت بازدارنده آتش مطابق شکل زیر است.

شکل ۱۳. مکانیسم ایجاد قابلیت بازدارنده آتش با کمک ذرات هیدروکسید منیزیم

 

 

بازار جهانی صفحات کامپوزیتی آلومینیوم

بازار جهانی صفحات کامپوزیت آلومینیوم در سال ۲۰۱۷ برابر با ۳_/۶ میلیارد دلار بوده است و رشد ۴_/۶% این بازار برای سال‌هایی ۲۰۱۷ تا ۲۰۲۵ پیش‌بینی می‌شود. افزایش استفاده از این صفحات سبک در صنعت ساختمان به‌منظور عایق‌کاری بخش عمده این رشد را شامل می‌شود [۱۹ و ۲۰].

پوشش‌های نانو,TiO₂ به‌صورت وسیعی تجاری شده‌اند و به‌طور 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:

تکنولوژی فوتوکالیستی در ژاپن در دهه گذشته رشد چشمگیری را داشته است و بنا به گزارش انجمن صنعتی فوتوکاتالیستی ژاپن در فروش ارزشی بیش از ۱ میلیارد دلار در سال ۲۰۱۲ داشته است.

حجم کلی فروش برای تکنولوژی‌های تمیزکاری در سال‌های اخیر به‌خصوص در آسیا، بسیار افزایش داشته است؛ مانند تصفیه‌کننده‌های هوای فوتوکاتالیستی. در حال حاضر بازارهای آسیا و اروپا بزرگ‌ترین بازار و امریکا اندکی کوچک‌تر هستند.

شکل 14. درآمدهای نانوپوشش‌های خودتمیزشونده فوتوکاتالیستی ۲۰۱۰ تا ۲۰۲۵ (میلیون دلار)

 

معرفی برخی شرکت‌های تولیدکننده نماهای کامپوزیتی نانویی

ردیف	نام شرکت	محصولات تولیدی	منبع
۱	DERACP	صفحات ضدآتش، صفحات ضدالکتریسیته ساکن، صفحات ضدباکتری، صفحات آیینه‌ای و…	[۱۰]
۲	ALUSIGNPANEL	صفحات ضدآتش، مقاوم در برابر آب‌وهوا، قابلیت خودتمیزشونده و مقاوم در برابر آلودگی
۳	SKY-HIGH	مقاوم در برابر آلودگی، خودتمیزشونده و مقاوم در برابر اسید و بازها	[۲۱]
۴	Projetoal	قابلیت خودتمیزشوندگی و مناسب برای ساختمان‌های تجاری و مسکونی	[۲۲]
۵	Alcomaxx	قابلیت خودتمیزشوندگی سطح	[۲۳]
۶	KINGALUC/JIYU	نانوصفحات آلومینیومی با طرح‌ها و رنگ‌های متنوع و استحکام بالا	[۲۴]
۷	ALUCO	صفحات آلومینیوم با پوشش نانولاک با قابلیت خودتمیزشوندگی و صفحات ضدآتش	[۶]
۸	Crownbond	صفحات آلومینیومی با قابلیت خودتمیزشوندگی	[۷]
۹	ALUMINOBOND	صفحات ضدآلودگی و خودتمیزشونده	[۲۵]
۱۰	Jinan Linquan	صفحات خودتمیزشونده و ضدآلودگی	[۲۶]
۱۱	Alusign	مقاومت بالا در برابر پوسته شدن، مقاومت بالا در برابر حریق و قابلیت خودتمیزشونده عالی	[۹]
۱۲	Linyi Alucobonde Composite Boards	انواع صفحات کامپوزیت آلومینیوم با پوشش نانو به‌منظور ایجاد قابلیت خودتمیزشوندگی	[۲۷]
۱۳	Aluwell	صفحات کامپوزیتی Nano PVDF	[۵]

 

جمع‌بندی

صفحات کامپوزیتی آلومینیومی به دلیل قابلیت‌های منحصربه‌فرد، به‌عنوان یکی از پراستفاده‌ترین مواد در صنعت ساختمان و معماری استفاده می‌شوند. به دلیل سبکی و خواص بازدارنده آتش، صفحات کامپوزیتی آلومینیومی به‌طور گسترده در شهرهای جدید استفاده می‌شوند. ایجاد قابلیت‌های مختلفی از جمله خودتمیزشوندگی، ظاهر زیبا، مقاومت در برابر پدیده‌های محیطی، مقاومت در برابر پرتوهای ماورای بنفش با کمک فناوری نانو علاوه بر ایجاد زیبایی ظاهری، عمر این صفحات را افزایش داده و توجه بسیاری از سازندگان ساختمان در سراسر دنیا را به خود جلب کرده است. با توجه به روند رو به رشد بازار صفحات کامپوزیتی، استفاده از فناوری نانو در راستای ارتقای قابلیت این صفحات کمک شایانی به توسعه هرچه بیشتر این بازار در آینده خواهد داشت.

 

منابع

[1] https://viva.co.in/aluminium-composite-panels-evolution/.

[2] https://www.persistencemarketresearch.com/market-research/aluminum-composite-panels-market.asp.

[3] http://www.willstrong360.com/cs-zlxz.html.

[4] https://www.alusignpanel.com/PVDF-Nano-Aluminum-Composite-Panel-871-1.html.

[5] http://aluwell-acp.com/1b-nano-pvdf-acp-panel.html.

[6] http://www.alucoworld.com/products/nano-aluminum-composite-panel.html.

[7] https://www.crownbond.com/nano-pe-aluminum-sheet.html.

[8] https://altechpanel.com/Prods/EcoClean_Brochure.pdf.

[9] http://www.alusignacm.com/nano-aluminum-composite-panel/.

[10] https://www.der-acp.com/Products_2.html.

[11] https://www.aludecor.com/agplus.

[12] http://www.alucoworldpanel.com/antistatic-aluminum-composite-panel/.

[13] J.Y.C.R.M.J.P.J. Chul, K.M.W.C.I. Chang, Aluminum Composite Panel Containing Aerogel And Method For Manufacturing Same, JIOS AEROGEL CORPORATION (Osan, KR), United States, 2017.

[14] J.P. Sim, S., S. Yoon, Multilayer composite panel, Hyundai Motor Company (Seoul, KR),Kia Motors Corporation (Seoul, KR),Saehan Industrial Co., Ltd. (Siheung, Gyeonggi-Do, KR), United States, 2018.

[15] http://www.alucoworldpanel.com/alucoworld-%E2%96%8Efireproof-aluminum-composite-panel/.

[16] https://www.eurobondacp.com/fr-products.

[17] C.T. Zeng, FL, US), Zhang, Chuck (Tallahassee, FL, US), Wang, Ben (Atlanta, GA, US), Liang, Richard (Tallahassee, FL, US), Knight, Chase (West Pensacola, FL, US), Fire retardant materials and methods, Florida State University Research Foundation, Inc. (Tallahassee, FL, US), United States, 2013.

[18] C.C. Knight, F. Ip, C. Zeng, C. Zhang, B. Wang, A highly efficient fire-retardant nanomaterial based on carbon nanotubes and magnesium hydroxide, Fire and Materials 37(2) (2013) 91-99.

[19] https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/aluminum-composite-panel-market.

[20] https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/aluminum-composite-panels-market-210699411.html.

[21] https://www.skyhigh-acp.com/products/nano-pvdf-coating-acp.

[22] https://www.aecweb.com.br/prod/e/serie-nano_10305_23010.

[23] http://www.alucomaxx.com.br/nanomaxx/.

[24] https://www.kingaluc.com/aluminium-composite-panels/nano-acp.html.

[25] http://www.aluminobond.com/nano-pvdf-composition-panel/.

[26] http://www.lqtrade.com/aluminum/show.asp?id=411.

[27] http://www.chinaebr.com/index.php?homepage=alisa013&file=introduce.

—————————————————

تهیه کننده:

• دکتر رجب علی سراج

ترویج صنعتی فناوری های نانو و میکرو

 ====================================================================================

(توجه: جهت دسترسی به گزارش نهایی محصولات و شرکتهای دارای گواهی نانومقیاس ستاد توسعه فناوریهای نانو و میکرو به «کتب مرجع محصولات و تجهیزات نانو و صنعت» به نشانی (INDnano.ir/category/book) مراجعه کنید)

همچنین برای دسترسی به فایل PDF کلیه گزارشات، به بخش گزارش های صنعتی پایگاه اینترنتی رسانه تخصصی نانو و صنعت (www.INDnano.ir/category/report) مراجعه نمایید.

 ====================================================================================