تبلیغات
شرکت مهندسی شهران سازه آفاق - فناوری نانو در معماری و صنعت ساختمان
شرکت مهندسی شهران سازه آفاق
شرکت حقوقی طراحی و نظارت شهران سازه آفاق
مرتبه
تاریخ : چهارشنبه 6 مرداد 1395

فناوری نانو در معماری و صنعت ساختمان

901449Untitled.jpg

گسترش این فناوری در معماری به طور چمشگیری در حال توسعه است که در زیر به چند مورد از آن اشاره شده است:

  • سیمان و بتن
  • نانوپوشش‌ها
  • نانو شیشه‌ها
  • رنگ‌های خود تمیز شونده
  • رنگ‌های تصفیه کننده هوا
  • سلولهای فتوولتاتیک


فناوری نانو در صنعت ساختمان

 

 استفاده از مواد نانو تکنولوژی و برنامه­های کاربردی در صنعت ساخت وساز بایستی سنجیده باشد که باعث افزایش خواص مواد و حفاظت از منابع انرژی شود. پیش بینی مصرف استفاده از انرژی بسیار مهم است «به عنوان مثال 41% انرژی در ایالت متحده استفاده می­شود» انرژی در ساختمانهای تجاری و خانه­های مسکونی به صورت برنامه­های کاربردی مانند حرارت، نور، تهویه مطبوع مصرف می­شود.  فناوری نانو در ساخت وساز تأثیر قابل توجهی در ارزیابی اقتصادی دارد. فناوری  نانو بخش بهبود دوام و عملکرد قطعات ساخت وساز، بهرهوری انرژی، ایمنی ساختمان، آسان شدن تعمیر ونگهداری و فراهم کردن وسایل راحت برای زندگی توسعه داده است.

 

مواد اصلی ساختمان سیمان، بتن وفولاد است که از فناوری نانو بهره­مند هستند، نانوسیلیس میکروسیلیس، نانو ساختار، نانو لوله کربنی (CNTs) ونانو کربنی(CNFs)  نانو ذراتی هستند که دارای ویژگی خودشفایی، دوام بسیار بالا، تصفیه هوا، مقاوم در برابر آتش و تمیز کردن آسان می­باشند همچنین  ذرات نانو باعث کاهش گازهای گلخانه­ای CO2 می­شود که در اثر تولید سیمان ایجاد می­شوند. فناوریی نانو سازه­های بتن فشرده، مواد کم وزن، شعله عقب انداز، خودشفایی، مواد ومصالح انعطاف پذیر مانند نانو کامپوزیتهای جدید در توسه فناوری ایجاد میکند. این فناوری تأثیر قابل توجهی بر روی شیشه و پنجره­ها دارد، برای اهداف بازاریابی این پنجره­ها را معمولاً پنجره هوشمند می­نامند که از ویژگیهای صرفه­ جویی در انرژی، تمیز کردن آسان، کنترل uv و پدیده فتوولتائیک(پدیدهای كه در اثر آن انرژی تابشی بطور مستقیم به انرژی الكتریكی تبدیل می­شود چند منظوره بهره­مند هستند. توسعه مواد با خواص عایق بهتر، سازه هوشمند برای بهینه­ سازی از انرژی یکی دیگر از خواص استفاده فناوری نانو می­باشد، عایقهای جدید به توسعه فناوری نانو کمک کرده­اند، این عایقها عبارتند از نانو فوم، نانو ساختار. یکی از معروفترین استفاده­های نانوتکنولوژی در طراحی سیستمهای هوشمند است.

 

بدین ترتیب به راحتی می توان تشخیص داد كه ما با دنیای تازه­ای به نام فناوری نانو روبرو هستیم. متخصصان علم نانو براین باورند كه بعد از تولید ماشینهای بخار موتور و توسعه IT فناوری این علم افق­های تازه­ای را به دنیای انسان­ها بازخواهد كرد. فناوری نانو، قادراست مواد را تا اندازه­ای كوچک كند كه با دوباره­­سازی آنها بتوان مواد و فناوری­های جدیدی را به دنیا عرضه نمود. برای مثال: گل رس و سرامیک را می توان به ابعاد نانو درآورده و به صورت پودر با نانو پلیمرها مخلوط كرده و در محیطی خنثی مصالحی سخت و مقاوم را كه نمونه آن تا به حال دیده نشده بوجود آورد.

 

کاربردهای نانو در صنعت ساختمان

فناوری نانو می­تواند برای فرآیندهای طراحی و ساخت و ساز دربسیاری از مناطق مورد استفاده قرار گیرد چرا که محصولات تولید فناوری نانو دارای بسیاری از ویژگیهای منحصر به فرد می­باشند. این ویژگی­ها می­توانند به طور قابل توجهی مشکلات ساخت و ساز حال حاضر را رفع نمایند و نیز ممکن است نیازها و سازمان فرآیند ساخت و ساز را تغییر دهند با توجه به جدید بودن این فناوری در صنعت ساختمانی، ابتدا به معرفی چند نمونه از کاربردهای نانوتکنولوژی در مصالح ساختمانی پرداخته می­شود.

 

 

سیمان وبتن

بتن یکی ازرایجترین مصالح ساختمانی می­باشد که به طور گسترده مورد استفاده قرار می­گیرد. تحقیقات انجام گرفته نشان می­دهد که بهره گیری از ذرات در مقیاس نانو باعث بهبود خواص مکانیکی و افزایش کیفیت بتن می­شود. به عنوان مثال "نانوسیلیس سبب بهبود تراکم ذرات می شود، استحکام بتن را افزایش می­دهد.... استفاده از دی اکسیدتیتانیوم سبب ایجاد خاصیت خودتمیز شوندگی و ضدعفونی  کنندگی بتن می­شود و رنگ سفید و درخشندگی به بتن می­بخشد"  نانوآلومینیوم نیز محصولی است که مقاومت فشاری بتن را تا حدودی افزایش می­دهد و با مقاومت بیشتر سازه در برابر بارهای  وارده پایداری بنا را افزایش می­دهد. نانوتیتانیوم نیز ازنفوذپذیری یون کلر در بتن و تخریب و خوردگی آرماتور جلوگیری کرده، نانوذرات مس مقاومت بتن در برابر سایش افزایش می­دهد، نقاط کوانتومی میانجیگری الکترون مؤثر در سلول خورشیدی می­کند یک منطقه خاص برای فناوری نانو در صنعت ساخت و ساز بتن ایجاد می­کند و استفاده از نانوذرات دوام افزایش مواد مرکب سیمانی را افزایش می­دهد بنابراین عمر ساختمان را افزایش می دهد.

 

فولاد

فولاد یكی از فلزات بسیار مهم در صنعت ساخت و ساز است. تحقیقات نشان داده است اضافه­ نمودن نانوذرات مس به فولاد از ناهمواریهای سطحی فولاد می­كاهد و باعث جوش­پذیری فولاد و افزایش مقاومت دربرابر خوردگی وشکل پذیری فولاد می­شود در نتیجه تعداد عوامل افزایش دهنده تنش و در نهایت ترک خوردگی­های ناشی از خستگی سازه­هایی مانند پلها و برجها، كه در آنها بارگذاری به طور متناوب انجام می­گیرد را محدود می سازد.

 

حسگرها

حسگرهای مبتنی بر فناوری نانو نیز می توانند به نوبه خود كاربردهای زیادی در سازه­های بتنی داشته باشند،  برای كنترل كیفیت و دوام بتن، این حسگرها می­توانند برای هدف­های مختلفی نظیر اندازه گیری چگالی، میزان افت بتن، پارامترهای مؤثر در دوام بتن مانند: دما، رطوبت، غلظت كلر، PH، دی اكسیدكربن، تنش، خوردگی میلگردها و ارتعاش طراحی شوند.

  

فناوری نانو و پوششهای ساختمانی

در سالیان اخیر محققان موفق به شناسایی ترکیباتی با خاصیت آنتی باکتریال شده­اند که این ترکیبات می­توانند از رشد و نمو باکتریها و قارچها و دیگر عوامل بیماری زا جلوگیری کنند، که با بکارگیری این ترکیبات در مواد و لعاب کاشی و سرامیک­های بهداشتی واستفاده از آنها در اماکن عمومی نظیر بیمارستانها از انتشار و بیمار زایی باکتری­ها ممانعت به عمل آورد. یکی دیگر از خواص سطوح فوتوکاتالیست مانند سطوح حاوی اکسید تیتانیوم خاصیت ضد باکتری آنها است که ناشی از قابلیت این مواد به منظور شکستن مولکولهای آلی است. یکی دیگر از ذرات نانومتری که می­توانند در سطوح خاصیت ضد باکتری داشته باشند نانوذرات نقره هستند که خاصیت بالای ضد باکتری دارند و دربسیار از سطوح خصوصاً سطوح مورد استفاده در سرویس­های بهداشتی می­توانند مورد استفاده قرار گیرند.

 مهم ترین مزایای استفاده از نانوپوشش­ها عبارت است از ایجاد پوشش عایق مناسب عدم نفوذ عوامل خوردگی به داخل این پوششها، افزایش مقاومت دربرابر انتقال حرارت، افزایش مقاومت در برابر خوردگی سایش و پوسیدگی و خاصیت خودتمیز شوندگی این سطوح . نانوپوشش­های ساختمان در سطوح داخلی و خارجی ساختمانها ازجمله: سطوح شیشه ای، پلاستیكی چوبی، فولادی، سنگی، آجری، كاشی، سرامیكی، سیمانی و بتنی و ... استفاده می شوند.


نانو پوشش­های سنگ وچوب

این نانوپوشش­های آنتی باكتریال، مقاوم در برابر آب، هوا، مواد ارگانیكی و غیر ارگانیكی هستند و یكی از پوشش­های اصلی صنعت ساختمان به شمارمی­روند. نانوپوشش­های سنگ و چوب تركیباتی هستند كه ضمن حفظ ظاهر اصلی سطح باعث عدم ایجاد چسبندگی در سطح شده و آب، چربی و سایر و آلودگی­ها را از سطح دفع می كنند .ضمناً نانوپوشش­های سنگ وچوب برای سطوح سنگی نفوذپذیركه خاصیت مكندگی دارند نیز موارد استفاده بسیاری دارند .

 

تركیبات این نانوپوشش­ها معمولاً شامل الماس، نقره، شیشه و سرامیک می­باشند و باتوجه به موارد مصرف ممكن است متفاوت باشند، اما در اكثر آن ها فاز حامل آب والكل است. نانوپوشش­های سنگ وچوب در سطوح چوبی، آجرها، سرامیک­ها، ماسه سنگ­ها وبتن گازی، کاشیها و لوحهای سنگی و شیشه استفاده می­شود.


نانو پوسته کوچک سنگ

مزیت ها:

پوشش سطوح منفذدار، حفظ تنفس سطوح، حفظ سطوح در برابر عوامل محیطی، امكان تمیز شدن لكهااز جمله:  چربی­ها و روغن­ها با آب، جلوگیری از ایجاد كپک، جلبک و مشابه آنها و محافظت سطوح از تأثیر نم وكثیفی­ها.


نانوشیشه ­ها و محافظت در برابر UV

از دیگر کاربردهای فناوری نانو در صنعت ساختمان می توان به ساخت شیشه­ های مبتنی بر فناوری نانو اشاره کرد. از جمله کاربردهای فناوری نانو مرتبط با تولیدات شیشه­ای می توان به پوشش­های خود تمیز شونده، شیشه ­های کنترل کننده انرژی و شیشه­ های محافظ در برابرآتش  اشاره کرد.

 به منظور محافظت افراد و همچنین لوازم داخلی ساختمان از تابش نور UV خورشید شیشه ­هایی با استفاده از تکنولوژی نانو ابداع شده ­است. در این شیشه­ ها ذرات نانومتری مانند اکسید روی که خاصیت فیلتر کردن نور UV را دارا هستند استفاده می­شود. از آنجا که اندازه ذرات مورد استفاده کمتر از 11 نانومتر است بنابراین نور مرئی توسط این ذرات پراکنده نمی­شود و بنابراین در مقابل نور مرئی خورشید شفاف هستند درحالی که نور UV را جذب می­کنند.

- شیشههای خود تمیز شونده

 

دراین نوع نانوپوشش­ها سطح هیدروفیل آنها از تأثیر نور خورشید یک فوتوكاتالیست تشكیل داده وآب جمع شده در سطح، در مقابل نیروی جاذبه زمین میزان آب و هوا را بر روی خود افزایش داده و بدین ترتیب آب جمع شده در سطح تماماً پخش شده و بخودی خود امكان تمیز شدن را بوجود می­آورد .نانو پوشش­های استفاده شده بر روی شیشه پس از شش هفته خاصیت خود تمیزشوندگی را از خود نشان می دهند .بنا به گفته متخصصین نانو ذرات TiO2 موجود در این نانوپوشش­ها دارای دو خاصیت است: یكی از آن­ها فوق العاده هیدروفیل بودن آن است، دیگر آن كه دارای خاصیت ضد لک و ضد عفونی كنندگی است، زیرا TiO2 قادر به شكستن و تجزیه آلاینده­های آلی است .این تأثیر پس از گذشت چند هفته در شیشه ایجاد می­شود، زیرا تیتانیوم دی اكساید باید در داخل ماتریس شیشه جایگزین شده، و شیشه­ها را از كثیفی­های موجود رها كرده و سپس كثیفی­های محیط را به صورت كاتالیتیک تجزیه نموده و از بین ببرد خاصیت پخش شوندگی مساوی آب در سطح باعث می­شود بدون اینكه لكه­ای باقی بماند سطح ازكثیفی­ها عاری شود.

 

 - شیشه های كنترل كننده انرژی

این نوع شیشه­ها ضمن دارا بودن تنوع در رنگ و سایر خصوصیات، قادرند با كاهش شدید امواج ماوراء بنفش و مادون قرمز عبوری و تنظیم عبور نور مرئی، در زمستان تا 85 درصد و در تابستان تا  80 درصد ازهدر رفتن انرژی داخل ساختمان جلوگیری كرده و در صرفه جوئی مصرف انرژی، نقش بسزائی داشته باشند.


 - شیشه های محافظ در برابر آتش

شیشه­های محافظ در برابر آتش نیز یكی دیگر از دست­آوردهای فناوری نانو است این محصول از طریق قراردادن یک لایه شفاف محتوای نانوذرات سیلیس (sio2) در میان دو صفحه شیشه ای ساخته می­شود كه در هنگام گرم شدن شیشه این لایه شفاف تبدیل به محافظی سخت، تیره و مقاوم در برابر آتش می­شود.


رنگ­های خود تمیز شونده

از دیگر کاربردهای فناوری نانو در صنعت ساختمان می­توان به تولید رنگ­های خود تمیز شونده و ضد خراش با ساختار نانو اشاره کرد. رنگ­های خود تمیز شونده، ضد خراش یا بسیار آب گریز ساختارها و الگوهای نانومتری هستند که می توانند از طریق نورآفتاب و یا آب باران و بدون صرف هیچ هزینه­ای تمیز شوند.

 

سلولهای فتوولتاییک

تبدیل نور خورشید به الکتریسیته از میان یک سلول فتوولتاتیک (PVS) بطور معمول یک سلول خورشیدی نامیده می شود. اما هزینه زیاد تولید آنها، تولید گازهای سمی و آلاینده در فرآیند ساخت آنها نوسان شدید ولتاژ تولیدیشان با تغییر نور و كاهش بازده این سلولها با تغییر زاویه نور، عواملی هستند كه مانع ازاستقبال عمومی آنها در كشور ما شده است. این در حالی است كه با پیشرفت نانو تكنولوژی و شبیه سازی فرآیند فتوسنتز در گیاهان، نسل جدیدی از فتوولتائیک­های ارزان قیمت با بازده بالا تولید شده است.

 

نتیجه­ گیری

در این مقاله تأثیر مواد و مصالح فناوری نانو در بهبود كیفیت ساختمان­ها بهره گرفته از مصالح نانو مورد بررسی قرار گرفت. هدف از بررسی مواد و مصالح در مقیاس نانو، بدست آوردن طبقه جدیدی از مصالح ساختمانی است که دارای عملکرد بالا می باشند. از آنجایی که هدف معماری روز دنیا صرفه­ جویی در مصرف انرژی و کاهش استفاده از منابع تجدید ناپذیر، تقویت و افزایش عمر بنا  کاهش آلودگی­های زیست محیطی و نیز کاهش هزینه­ ها می­باشد و با توجه به اینکه امروزه پیشرفت نانو تکنولوژی روش­های جدید ساخت اشیا را با هزینه کمتر و کیفیت و دوام بهتر مهیا می­کند و صرف انرژی کمتری را نیز باعث می شود، لذا گامی مؤثر درراستای پیشبرد اهداف ساخت پایدار که از مباحث مطرح در صنعت ساختمان میباشد، به حساب می­آید.

گروه VIPHOME

مترجم :مرجان دین­پرور




طبقه بندی: اخبار معماری، 
برچسب ها: الهام از طبیعت، رابطه فناوری نانو و معماری، طراحی داخلی، طرح های نوین، معماری ارگانیک، معماری اندام‌وار، شهران سازه افاق،
ارسال توسط مهدی علیزاده
آخرین مطالب
آرشیو مطالب
صفحات جانبی
پیوند های روزانه
امکانات جانبی

قالب وبلاگ