Mohamad
04-28-2011, 08:56 PM
فناوري نانو وارد عرصه‌هاي مختلف زندگي مردم شده و توانسته تحول زيادي را در صنايع مختلف ايجاد كند اين فناوري در صنعت ساختمان نيز توانسته به جلوگيري از هدر رفتن انرژي و مقاوم سازي ساختمان‌ها كمك كند.
فارس: صنعت ساختمان يك صنعت بسيار بزرگ است كه موارد كامپوزيتي جديد توان خود را مي‌تواند در اين حوزه نشان دهند. با اين حال، بايد يادآور شد كه از رده خارج كردن مواد مرسوم ساخت و ساز، مثل بتن تقويت شده با فولاد از نظر قيمت مشكل است.
اگر فقط خانه‌اي مسكوني را در نظر بگيريم، تصور ماده جديدي كه قادر به رقابت با مواد مرسوم صرفا براي اهداف ساختماني باشد مشكل است؛ مگر آسمان خراش‌هاي بسيار بزرگ! اما بخش‌هاي كوچكتر بازار مثل ساخت پل مي‌توانند از نانو تكنولوژي راحت‌تر بهره‌مند شوند.
با اين حال صنعت ساختمان بيش از ساختن يك ساختمان ماندني است. ساختارهاي داخلي مخصوصاً در ادارات، اغلب از گستره وسيع‌تري از مواد پايه ساختماني خلق مي‌شوند. به علاوه دو محركه اقتصادي ديگر موجود در اين صنعت، مي‌توانند به كاربردهاي نانتكنولوژي ختم شوند. اين دو محركه به اين دو واقعيت مربوط مي‌شوند، كه ساختمان‌ها هزينه سرمايش و گرمايش به همراه دارند و اين كه آنها براي استفاده مردمي طراحي مي‌شوند كه نيازهايشان مي‌تواند كاملا متنوع و روز افزون باشد.
گسترده‌ترين كاربرد نانوتكنولوژي در اجراي ساختماني يك سازه در لوله‌آلات و بست‌ها است كه مواد كامپوزيت مبتني بر نانوذرات، نانوالياف و احيانا نانو لوله‌ها، يا روكش‌هاي مبتني بر نانو ذرات و مواد نانبلورين در اثر استحكام بهتر، وزن كمتر و سطوح ضد خراش سخت‌تر مصارف بي‌شماري مي‌يابند.
گذشته از لوله‌آلات و بست‌ها، دو زمينه ديگر كه نانو تكنولوژي مي‌تواند اثري زودهنگام برجا بگذارد، صرفه‌جويي انرژي و ارتقاي زيست محيط دروني براي سازگاري بيشتر با ساكنان ساختمان مي‌باشد. مواد نانو حفره‌اي، عايق‌هاي حرارتي بسيار سبك‌وزني هستند، و آئروژل‌ها به عنوان جايگزين فضاي هوا در شيشه‌هاي دو جداره قرار گرفته‌اند.
به علاوه روكش‌هاي مبتني بر نانو ذرات، فناوري سل ـ ژل يا هر دو، نويد صرفه‌جويي انرژي در ساختمان‌ها را با كاهش تقاضا به تهويه هوايي به همراه دارند.
*استفاده فناوري نانو جهت رفع آلودگي فضاي محيط زندگي و كار
با در نظر گرفتن اثرات زيان‌بار و خساراتي كه آلاينده‌هاي هوا از قبيل NOX، SOX، CO، هيدروكربن‌ها و غيره ناشي از رشد روز افزون جمعيت و صنعت در محيط زيست ايجاد مي‌كنند، لزوم تحقيق و مطالعه در اين زمينه و يافتن بهترين و عملي‌ترين راهكارها براي حل اين مشكل ضروري مي‌كند.
امروزه روش‌هاي علمي مختلفي در جهت كاهش يا حذف آلاينده‌هاي هوا در سراسر دنيا توسط متخصصان پيشنهاد و مورد استفاده قرار گرفته‌اند كه هر كدام مبتني بر اصول خاصي بوده و نتايج متفاوتي را ارائه مي‌كنند. يكي از اين روش‌ها استفاده از فناوري نانو است. در واقع نقش نانوپديده‌هايي همچون نانولوله‌ها، نانوحسگرها، نانوكامپوزيت‌ها در محيط زيست، با توانايي حذف يا كاهش آلاينده‌هاي هوا در دهه‌هاي اخير در كشور‌هاي مختلف به كار گرفته شده است.
نانوفوتوكاتاليست‌ها مي‌توانند بر روي سطح ديوارها، سطح لامپ‌هاي روشنايي و همچنين فيلتر دستگاه‌هاي تهويه مطبوع به عنوان بستر قرار بگيرند و با فعاليت كاتاليستي خود، بو و آلودگي‌هاي محيطي را تجزيه كرده و ضمن تصفيه هوا، سطح بهداشت محيط را بالا ببرند.
براي مثال اكسيژن‌هاي مولكول دي‌اكسيدتيتانيوم، به عنوان يكي از مهم‌ترين فوتوكاتاليست‌هاي رايج، با آب موجود در هوا واكنش داده باعث واكنش بين اكسيژن و آب مي‌شوند كه در نتيجه آن راديكال‌هاي OH آزاد شده باعث تجزيه‌هاي NOX هاي موجود در آلودگي هوا شده، آنها را به HNO بي‌ضرر تبديل مي‌كنند. جالب توجه اينكه ظرفيت تصفيه هواي 1000 متر مربع از سطوح پوشيده شده با فوتوكاتاليست، معادل ظرفيت تصفيه هواي 70 درخت صنوبر است.
شركت INSPIRAZ در سنگاپور با توليد محلولي از نانوذرات دي‌اكسيد تيتانيوم و فسفات تيتانيوم با نام تجاري eco ـ refresh nanocotz جهت به كار بردن در ميحط داخلي و پوششي آنتي استاتيك با نام eco ـ clean nanocotz جهت به كار بردن در سطوح خارجي در اين حوزه فعاليت دارد.
*فولاد توانمند با خواص مكانيكي بهبود يافته
فولاد نيز مانند بتن و آسفالت ماده‌اي با ساختار نانويي است. در فولاد توانمند با كربن كم، نانو ذرات مس مرزهاي دانه‌هاي فولاد را شكل مي‌دهند. تغيير در نانو ساختار آن، فولاد توانمند حاصل را مقاوم‌تر، جوش‌پذير‌تر و پايدار‌تر در برابر خوردگي مي‌كند.
فولادهايي با درصد كربن كمتر و كارآيي بيشتر، جهت استفاده در پل‌ها و سازه ساختمان‌ها، از جمله دستاوردهاي فناوري نانو براي صنعت ساختمان است.
شركت‌هاي سوئدي Sandvik materials technology به توليد فولادهاي با مقاومت بسيار بالا و ضد زنگ با استفاده از فناوري نانو پرداخته‌اند. محصول جديد اين شركت به nanoflex موسوم است، كه چند خصوصيت جالب از جمله مقاومت فوق بالا، شكل‌پذيري مناسب و مقاومت در برابر خوردگي بالا را در كنار هم دارد.
*سنگدانه‌ها و خاك‌هاي هوشمند
يكي ديگر از مباحث طرح نانو فناوري در بتن، استفاده از خسگرهاي بسيار كوچك با ابعادي در حدود ابعاد سنگدانه‌هاست. اين حسگرها اطلاعات را به صورت بي‌سيم منتقل مي‌نمايند و در واقع سامانه‌هايي ميكرو و نانوالكترومكانيكي ( nems) هستند.
استفاده از خسگرهاي بدون سيم به خصوص در عرضه پل‌ها كه به دليل وجود نمك‌هاي يخ‌زدا در معرض خوردگي قرار دارند، يا سازه‌هايي كه در محيط دريايي‌اند، مي‌تواند مفيد باشد. خسگرهايي كه در ابعاد سنگدانه‌ها ساخته شده‌اند، مي‌توانند به هنگام بتن‌ريزي و يا حتي اختلاط وارد بتن شوند و اطلاعات آنها نيز توسط يك گيرنده كه روي يك اتومبيل نصب شده است، مي‌تواند دريافت و جمع‌آوري شود.
محققان آزمايشگاه فيزيك كاربردي دانشگاه جان هاپكينز حسگر بدون سيمي را ابداع كرده‌اند كه براي پايش وضعيت خوردگي ميلگردها در بتن مي‌تواند به كار رود.
فارس: صنعت ساختمان يك صنعت بسيار بزرگ است كه موارد كامپوزيتي جديد توان خود را مي‌تواند در اين حوزه نشان دهند. با اين حال، بايد يادآور شد كه از رده خارج كردن مواد مرسوم ساخت و ساز، مثل بتن تقويت شده با فولاد از نظر قيمت مشكل است.
اگر فقط خانه‌اي مسكوني را در نظر بگيريم، تصور ماده جديدي كه قادر به رقابت با مواد مرسوم صرفا براي اهداف ساختماني باشد مشكل است؛ مگر آسمان خراش‌هاي بسيار بزرگ! اما بخش‌هاي كوچكتر بازار مثل ساخت پل مي‌توانند از نانو تكنولوژي راحت‌تر بهره‌مند شوند.
با اين حال صنعت ساختمان بيش از ساختن يك ساختمان ماندني است. ساختارهاي داخلي مخصوصاً در ادارات، اغلب از گستره وسيع‌تري از مواد پايه ساختماني خلق مي‌شوند. به علاوه دو محركه اقتصادي ديگر موجود در اين صنعت، مي‌توانند به كاربردهاي نانتكنولوژي ختم شوند. اين دو محركه به اين دو واقعيت مربوط مي‌شوند، كه ساختمان‌ها هزينه سرمايش و گرمايش به همراه دارند و اين كه آنها براي استفاده مردمي طراحي مي‌شوند كه نيازهايشان مي‌تواند كاملا متنوع و روز افزون باشد.
گسترده‌ترين كاربرد نانوتكنولوژي در اجراي ساختماني يك سازه در لوله‌آلات و بست‌ها است كه مواد كامپوزيت مبتني بر نانوذرات، نانوالياف و احيانا نانو لوله‌ها، يا روكش‌هاي مبتني بر نانو ذرات و مواد نانبلورين در اثر استحكام بهتر، وزن كمتر و سطوح ضد خراش سخت‌تر مصارف بي‌شماري مي‌يابند.
گذشته از لوله‌آلات و بست‌ها، دو زمينه ديگر كه نانو تكنولوژي مي‌تواند اثري زودهنگام برجا بگذارد، صرفه‌جويي انرژي و ارتقاي زيست محيط دروني براي سازگاري بيشتر با ساكنان ساختمان مي‌باشد. مواد نانو حفره‌اي، عايق‌هاي حرارتي بسيار سبك‌وزني هستند، و آئروژل‌ها به عنوان جايگزين فضاي هوا در شيشه‌هاي دو جداره قرار گرفته‌اند.
به علاوه روكش‌هاي مبتني بر نانو ذرات، فناوري سل ـ ژل يا هر دو، نويد صرفه‌جويي انرژي در ساختمان‌ها را با كاهش تقاضا به تهويه هوايي به همراه دارند.
*استفاده فناوري نانو جهت رفع آلودگي فضاي محيط زندگي و كار
با در نظر گرفتن اثرات زيان‌بار و خساراتي كه آلاينده‌هاي هوا از قبيل NOX، SOX، CO، هيدروكربن‌ها و غيره ناشي از رشد روز افزون جمعيت و صنعت در محيط زيست ايجاد مي‌كنند، لزوم تحقيق و مطالعه در اين زمينه و يافتن بهترين و عملي‌ترين راهكارها براي حل اين مشكل ضروري مي‌كند.
امروزه روش‌هاي علمي مختلفي در جهت كاهش يا حذف آلاينده‌هاي هوا در سراسر دنيا توسط متخصصان پيشنهاد و مورد استفاده قرار گرفته‌اند كه هر كدام مبتني بر اصول خاصي بوده و نتايج متفاوتي را ارائه مي‌كنند. يكي از اين روش‌ها استفاده از فناوري نانو است. در واقع نقش نانوپديده‌هايي همچون نانولوله‌ها، نانوحسگرها، نانوكامپوزيت‌ها در محيط زيست، با توانايي حذف يا كاهش آلاينده‌هاي هوا در دهه‌هاي اخير در كشور‌هاي مختلف به كار گرفته شده است.
نانوفوتوكاتاليست‌ها مي‌توانند بر روي سطح ديوارها، سطح لامپ‌هاي روشنايي و همچنين فيلتر دستگاه‌هاي تهويه مطبوع به عنوان بستر قرار بگيرند و با فعاليت كاتاليستي خود، بو و آلودگي‌هاي محيطي را تجزيه كرده و ضمن تصفيه هوا، سطح بهداشت محيط را بالا ببرند.
براي مثال اكسيژن‌هاي مولكول دي‌اكسيدتيتانيوم، به عنوان يكي از مهم‌ترين فوتوكاتاليست‌هاي رايج، با آب موجود در هوا واكنش داده باعث واكنش بين اكسيژن و آب مي‌شوند كه در نتيجه آن راديكال‌هاي OH آزاد شده باعث تجزيه‌هاي NOX هاي موجود در آلودگي هوا شده، آنها را به HNO بي‌ضرر تبديل مي‌كنند. جالب توجه اينكه ظرفيت تصفيه هواي 1000 متر مربع از سطوح پوشيده شده با فوتوكاتاليست، معادل ظرفيت تصفيه هواي 70 درخت صنوبر است.
شركت INSPIRAZ در سنگاپور با توليد محلولي از نانوذرات دي‌اكسيد تيتانيوم و فسفات تيتانيوم با نام تجاري eco ـ refresh nanocotz جهت به كار بردن در ميحط داخلي و پوششي آنتي استاتيك با نام eco ـ clean nanocotz جهت به كار بردن در سطوح خارجي در اين حوزه فعاليت دارد.
*فولاد توانمند با خواص مكانيكي بهبود يافته
فولاد نيز مانند بتن و آسفالت ماده‌اي با ساختار نانويي است. در فولاد توانمند با كربن كم، نانو ذرات مس مرزهاي دانه‌هاي فولاد را شكل مي‌دهند. تغيير در نانو ساختار آن، فولاد توانمند حاصل را مقاوم‌تر، جوش‌پذير‌تر و پايدار‌تر در برابر خوردگي مي‌كند.
فولادهايي با درصد كربن كمتر و كارآيي بيشتر، جهت استفاده در پل‌ها و سازه ساختمان‌ها، از جمله دستاوردهاي فناوري نانو براي صنعت ساختمان است.
شركت‌هاي سوئدي Sandvik materials technology به توليد فولادهاي با مقاومت بسيار بالا و ضد زنگ با استفاده از فناوري نانو پرداخته‌اند. محصول جديد اين شركت به nanoflex موسوم است، كه چند خصوصيت جالب از جمله مقاومت فوق بالا، شكل‌پذيري مناسب و مقاومت در برابر خوردگي بالا را در كنار هم دارد.
*سنگدانه‌ها و خاك‌هاي هوشمند
يكي ديگر از مباحث طرح نانو فناوري در بتن، استفاده از خسگرهاي بسيار كوچك با ابعادي در حدود ابعاد سنگدانه‌هاست. اين حسگرها اطلاعات را به صورت بي‌سيم منتقل مي‌نمايند و در واقع سامانه‌هايي ميكرو و نانوالكترومكانيكي ( nems) هستند.
استفاده از خسگرهاي بدون سيم به خصوص در عرضه پل‌ها كه به دليل وجود نمك‌هاي يخ‌زدا در معرض خوردگي قرار دارند، يا سازه‌هايي كه در محيط دريايي‌اند، مي‌تواند مفيد باشد. خسگرهايي كه در ابعاد سنگدانه‌ها ساخته شده‌اند، مي‌توانند به هنگام بتن‌ريزي و يا حتي اختلاط وارد بتن شوند و اطلاعات آنها نيز توسط يك گيرنده كه روي يك اتومبيل نصب شده است، مي‌تواند دريافت و جمع‌آوري شود.
محققان آزمايشگاه فيزيك كاربردي دانشگاه جان هاپكينز حسگر بدون سيمي را ابداع كرده‌اند كه براي پايش وضعيت خوردگي ميلگردها در بتن مي‌تواند به كار رود.