بخشی از مقاله
چکیده:
استفاده از نانو فناوری در معماری و صنعت ساختمان بسیار گسترده و گستره ی وسیعی از مصالح، تجهیزات و سیستم ها را در بر گرفته ؛ از فناوری نانو در حوزه مصلاح ساخت و ساز و سازه های ساختمانی تا کنون فعالیت های صورت پذیرفته که می توان به طول عمر زیاد، ضربه پذیری بالا، شکنندگی کم، تغییر شکل ناچیز، دوام و استحکام بالا و سختی بسیار آن اشاره کرد. با توجه به اینکه امکان طراحی استحکام بیشتر در پلهای معلق، طاقها و پلها با دهانه های بزرگ وجود دارد.
از دیگر پتانسیل های کاربردی این مواد بطور عام و خاص، در مواد و مصالح ساختمانی است که توسط انستیتو شورای تحقیقات ملی برای تحقیق در مورد برخی مصالح ساختمانی مورد بررسی قرار گرفته است. ورود محصولات متکی بر این فناور جهشی بس عظیم در رفاه و کیفیت زندگی و توانایی های دفاعی و زیست محیطی به همراه خواهد داشت که باعث جابه جایی های بزرگ اقتصادی خواهد شد. دانشمندان و محققین معمار در این زمینه معنقدند که؛ سیستم های جدید ساختار و فرم هایی اساساً متفاوتی خواهیم داشت که ما را به مجموعه ساختارهای فولادی و بتنی امروز و اتصالات نورد شده, بی میل خواهد کرد. سازه جدا از پوسته و مصالح ساختمانی نخواهد بود و همه چیز در هویتی یکپارچه و مستقل در آمیخته خواهد شد.
.1 مقدمه:
فناوری نانو در کنار دو تحول عظیم ذیگر یعنی ژنتیک و فناوری اطلاعات ، موج چهارم انقلاب صنعتی را رقم خواهند زد. فناوری نانو یا نانو تکنولوژی رشته ای از دانش کاربردی و فناوری است که جستارهای گسترده ای را پوشش می دهد؛ که پدیده ای است عظیم در تمامی گرایشات علمی راه پیدا کرده؛ در واقع نانو تکنولوژی فهم و به کارگیری خواص جدید از مواد و سیستم هایی در این ابعاد است که اثرات فیزیکی جدید عمدتا متاثر از غلبه خواص کوانتومی بر خواص کلاسیک از خود نشان می دهد.
هدف نهایی از بررسی مواد در مقیاس نانو، یافتن طبقه جدید از مصالح ساختمانی بر عملکرد بالا می باشد که آن ها را از مصالحی با عملکرد بالا و ظهور خواص جدید و متفاوت نسبت به مواد معمولی به شمار آورد.به گونه ای که مصالح بتواند کاربردهای گوناگونی را ارائه نمایند. نانو مواد را بر حسب شکل ظاهری به دسته های: صفر بعدی ، یک بعدی، دو بعدی و سه بعدی تقسیم میکنند. تمامی این مواد نسبت به حجم خود سطح بسیار بزرگی داردند و بنابراین در سطح آن ها، اتم های بیشتری وجود دارد.
ویژگی های نانو مواد توانمندی های جدیدی برای اشیا و اجسام ایجاد خواهد کرد.معماران به اقتضای حرفه ی خود، مشاوران بسیار خوبی می باشند و در کار گروهی عملکردی عالی دارند؛ و با صنعت گران و تولید کنندگان همکاری و مشارکت داشته اند این همکاری تداوم دارد با این تفاوت که اساس این تولیدات در آینده تولیدات مولکولی خواهد بود. توجه به ویژگی های مواد می تواند اجرای مصالح و نگهداری آینده آن ها را به شدت تحت تاثیر قرار دهد.
.2 فناوری در نانو سازه
امروزه در حرفه معماری بیش از همیشه با گستره عظیمی از مواد و مصالح روبه رو است گر چه محصولاتی که کمترین اثرات مخرب زیست محیطی را به دنبال دارند مهم ترین مسئله در انتخاب مواد و مصالح پایدار است، ولی توجه به سایر جوانب مانند استحکام ، سبکی، قابلیت نگهداری و مرمت، دسترسی راحت، ایستایی و قیمت نیز در انتخاب تاثیر گذار است. رشد سریع تحقیقات علمی و علمی علوم و فنون نانو در کلیه علوم و صنایع ، توجه بسیار کمی به کاربردهای این پدیده در صنعت ساختمان و به طور عام در ساخت و ساز شده است ولی در سالهای اخیر با توجه به اینکه تقویت کننده ها و استحکام دهنده های نانویی در مصالح سخت و ساز وارد شده موج جدید با شتاب فزاینده ای صنعت ساخت و ساز را در بر گرفته است.
این فناوری با تولید ساختارهایی در مقیاس نانو متر، امکان کنترل خواص ذاتی مواد از جمله دمای ذوب، ظرفیت بالا و حتی رنگ مواد بدون تغییر در ترکیب شیمیایی را به وجود می آورد.
از دیگر پتانسیل های کابردی این مواد به طور خاص و عام ، در مواد و مصالح ساختمانی است که می توان به دوام و استحکام فوق العاده، سختی بسیار بالا، استحکام بیشتر در ساخت پل ها یی معلق و امکان طراحی طاق ها و پلهای با دهانه های بزرگتر اشاره کرد کهه توسط انستیتو شورای تحقیقات ملی برای تحقیق در مورد برخی مصالح ساختمانی از جمله فولاد ، بتن و ... مورد بررسی قرار گرفته است.به طور کلی در بخش مواد و مصالح ساختمانی ، سازه ای و تاسیساتی می توان به عمر زیاد، ضربه پذیری زیاد، تغییر شکل ناچیز، شکنندگی کم و مصالح بسیار مقاوم در برابر نشست که می تواند در ساخت تاسیسات مورد نیاز ساختمانی به کار گرفته شود، اشاره نمود. در این مقاله به بررسی برخی از این نمونه های سازه ای متاثر از فناوری نانو می پردازیم:
.1 سازه های ژئودزیک
بعضی از نمونه های سازه های طبیعی تاثیر مستقیم بر انسان اولیه نداشته اند، مانند آرایش مولکولی در ترکیبات شیمیایی که جستجوی طبیعت برای دست یابی به سادگی، مقاومت و زیبایی را در سطح میکروسکوپی نشان می دهد. »پریمولوی« شیمیدان معروف ایتالیایی که بعدا نویسنده ای موفق شد، یک ایده ساده ولی الهام بخش از زیبایی شناسی حاصل از صحت و درستی در فرم سازه ای مولکول کربن را این گونه توضیح داده است: در حقیقت آنچه در شیمی اتفاق می افتد مشابه چیزی است که در معماری ساختمان های بزرگ که زیبا، ساده و متقارن، محکم و نیرومند هستند.به طور خلاصه همان چیزی که در مولکول ها اتفاق می افتد همان چیز است که در گنبد کلیسای جامه یا قوس یک پل می بینیم. زیبایی واقعی را که درون هر دوره به طور خاص می توان جستجو نمود.
ریچارد باک مینسر فولر - 1895B1983 - * 1 ، معمار، نویسنده، طراح و آینده شناس آمریکائی مبدع ایده ها و اصطلاحاتی مانند: گنبد ژئودزیک، سینرژیک و افمرالایزشین می باشد. توانایی پیشرفت فناوری برای انجام » بیشتر و بیشتر با کمتر و کمتر تا در نهایت همه چیز را بتوان با هیچ چیز انجام داد.« نیز از جمله شعارهای او در طراحی است؛ که به گونه ای به فناوری نانو اشاره دارد.فولر بر این باور بود که کاراترین ساختارهای شبکه ای با یک فرم کروی و ترکیبات شش ضلعی یا سه ضلعی که ژئودزیک خوانده می شود، ساخته می شوند.
گنبد ژئودزیک2 ، سازه فضاکار کروی شکل است که بارهای وارده را از طریق اعضای خطی که در یک گنبد کروی شکل قرار گرفته اند تکیه گاه ها منتقل می کنند و تمامی اعضا در آن در تنش مستقیم - کشش یا فشار - هستند. گنبدهای ژئودزیک براساس پنج حجم اصلی افلاطونی شکل می گیرند: چهار ضلعی، مکعب، هشت ضلعی، دوازده ضلعی، بیست ضلعی. شناخته شده ترین شکل چنین گنبدهایی توپ فوتبال است که از تقسیمات سه تایی تکرار شونده از یک حجم بیست ضلعی به وجود امده است که باکی بال ها اشاره دارد. یکی از نمونه هایاجرا شده در این حوزه غرفه آمریکا در نمایشگاه اکسپو 3 67 بود.که برای پذیرفتن تعداد قابل ملاحظه ای از بازدید کنندگان در غرفه ایالات متحد امریکا طراحی شد. گنبد سه B چهارم کره ای آن بزرگ ترین گنبد اجرا شده توسط فولر بود و یک نمایشگاه داخلی بدون ستون را در خود جای می داد. [1]
.2 نانو فولاد - مواد ضد زنگ
فولاد نیز یکی از فلزات بسیار مهم در صنعت ساخت و ساز بشمار می آید و تحقیقات نشان می دهد که افزودن نانو ذرات مس به از ناهمواری های سطحی آن می کاهد و در نتیجه تعداد عوامل افزایش دهنده تنش و در نهایت ترک خوردگی سازه هایی مانند برج ها و پل ها، که در آن ها بارگذاری به طور متناوب انجام می گیرد را محدود می سازد. فولاد نیز مانند بتن و آسفالت ماده ای با ساختار نانویی است. در فولاد توانمند با کربن کم، نانو ذرات مس مرزها دانه های فولاد شکل می دهند . تغییر در نانو ساختار آن، فولاد توانمند حاصل را مقاوم تر، جوش پذیرتر و پایدار تر در برابر خوردگی می کند.
