بخشی از مقاله
چکیده
ریز دانه ها، مواد نانو ساختار و انواع دیگر از نانو مواد نو ترکیب پنجره جدید را برای تکنولوژی باز کرده است.با توجه به ویژگی مصالح نانو می توان از قبیل بتن،شیشه و فولاد را بهبود بخشید.نانو مواد باعث بهبود مقاومت و افزایش دوام مواد ساختمانی می شود.همچنین با کاهش مقدار کربن باعث کاهش آلودگی محیط زیست می شود.
علاوه براین نانو مواد،اعمال شده به سطوح عناصر ساختاری می تواند توسط واکنش فوتو کاتالیستی به تمیزکردن محیط زیست کمک کند.این مقاله به بررسی و مدارک قابل اسناد،محصولات مبتنی بر فناوری نانو است که می تواند رقابت کلی از ساخت و ساز را بهبود بخشد.زمینه های استفاده از فناوری نانو در ساخت و ساز به طور عمده متمرکز شده است به -1:افزایش بازدهی و صیانت از انرژی-2خواص بهتری از مواد سیمانی-3کاهش نرخ انتقال حرارت،از طریق باز دارنده آتش - عایق - -4 پوشش های خود تمیز شونده-5کامپوزیت های ساختاری سبک ترو قوی تر.
مقدمه
ساختمان سازی قدمتی همپای تایخ تمدن بشر دارد.از عهد ما قبل تاریخ ،زندگی بشر با توانایی او در استفاده از مصالح ،متحول شده است و بر این اساس است که تاریخ دانان عرصه های مختلف را با نام هایی همچون - - عصر سنگ - - ،عصر برنز، - - عصر آهن - - و مواردی هم چنین نام گذاری کرده اند،شاید بتوان این دوران را - - عصر نانو - - نامید. فناوری نانو به دلیل دگرگون کردن ویژگی های بنیادی مواد و حل مشکلات ساختاری در تولید مصالح نوین با ویژگی های خاص که افزون بر کارایی و بازدهی بیشتر، دارای دوام بیشتر نیز هستند، به کار می روند.مصالح ساختمانی مشترک که امروزه در ساخت و ساز استفاده می شود آجر،سنگ،شیشه،گچ،فولاد و بتن می باشد.
در حال حاضر بدلیل عدم دانش مربوط به نانو مواد مناسب برای ساخت و ساز و رفتارهای آن و همچنین هزینه های بالای آن استفاده از مصالح نانو کاهش یافته است.به منظور استفاده از نانو مواد در صنعت ساخت و ساز در مقیاس گسترده لازم است تحقیقات زیر انجام شود:مطالعه رفتار عناصر سازنده ی ساختمان که حاوی نانو مواد هستند، انتخاب نانو موادبا استفاده بالقوه در ساخت و ساز و مطالعه ی ویژگی های آن و همچنین طراحی ساخت و ساز با استانداردهای خاص. این مقاله به بررسی و اسناد کابردهای فناوری نانو است که می تواند رقابت کلی از ساخت و ساز را بهبود بخشد.
تاریخچه فناوری نانو
در حدود 400 سال پیش از میلاد مسیح، دموکریتوس فیلسوف یونانی، برای اولین بار واژه اتم را که در زبان یونانی به معنی تقسیم نشدنی است، برای توصیف ذرات سازنده مواد به کار برد. از این رو شاید بتوان او را پدر فناوری و علوم نانو دانست.نانو ریشه یونانی »نانس« به معنی کوتوله میباشد.[1] فناوری نانو موج چهارم انقلاب صنعتی، پدیدهای عظیم میباشد که در تمامی گرایشهای علمی راه یافته است تا جایی که در یک دهه آینده برتری فرایندهها، وابسته به این تحول خواهد بود.[2]
ماهیت فناوری نانو توانایی کارکردن در تراز اتمی، مولکولی و فراتر از آن در ابعاد بین 1 تا 100 نانومتر، با هدف ساخت و دخل و تصرف در چگونگی آرایش اتمها یا مولکولها با استفاده از مواد، وسایل و سیستمهایی با تواناییهای جدید و با تغییر این ساختارها و رسیدن به بازدهی بیشتر مواد میباشد. فناوری نانو فرایند دستکاری مواد در مقیاس اتمی و تولید مواد و ابزار، به وسیله کنترل آنها در سطح اتمها و مولکولهاست. در واقع اگر همه مواد و سیستمها ساختار زیربنایی خود را در مقیاس نانو ترتیب دهند؛ آنگاه تمام واکنشها سریعتر و بهینهتر صورت میگیرد و توسعه پایدار پیش گرفته میشود.[1]
از جمله دستاوردهای فراوان این فناوری کاربرد آن در تولید، انتقال، مصرف و ذخیرهسازی انرژی با کارایی بالاست که تحول شگرف را در این زمینه ایجاد میکند. [2]از اینرو دستاندرکاران و محققان علوم نانو در تلاش اند تا با استفاده از این فناوری به آسایش و رفاه بیشتر در درون و برون ساختمان با یافتن طبقه جدیدی از مصالح ساختمانی با عملکرد بالا و صرفهجویی در هزینهها بخصوص در مصرف منابع انرژی و در نهایت به توسعه پایدار دست یابند. فناوری نانو منجر به تغییرات شگرف در استفاده از منابع طبیعی، انرژی و آب خواهد شد و پساب و آلودگی را کاهش خواهد داد.
فناوری نانو و معماری
در دنباله معماری ارگانیک فرانک لویت رایت که در آن هدف خلق ساختارهایی در سازگاری با طبیعت بود، امروزه این مسئله در قالب معماری پایدار و افق جدید آن یعنی نانو تکنولوژی مطرح و مورد بحث و بررسی قرار میگیرد. از آنجا که با استفاده از دستاوردهای فناوری نانو یک ساختمان در زمانها و مکانهای مختلف میتواند رفتارهای متفاوتی از خود نشان دهد، سخت و غیر قابل انعطاف و یا نرم و سیال- تئوریهای شناخت مواد به طور کلی دگرگون میشوند.
در واقع مصالح، هویت ثابت خود را از دست میدهند و دیگر معماری در زمان و مکان محدود نخواهد شد. مدرک بی واسطه و مستدل برخورد مستقیم فناوری نانو با معماری، مصالح - تولیدات فیزیکی - هستند که عموماً کاربریهای گوناگونی به ساختمانها میبخشند. چنین مصالحی امکانات تازهای را برای تکمیل و بهبود شئی معماری و اندیشیدن درباره شکل جدیدی از زندگی، بوجود میآورند.
مصالح نانو برای ساختمان
-1,1 نانو لو له های کربنی
از صفحات کربن به ضخامت یک اتم و به شکل استوانهای توخالی ساخته شدهاست در سال 1991 توسط سامیوایجیما - از شرکتNEC ژاپن - کشف شد. خواص ویژه و منحصر به فرد آن از جمله مدول یانگ بالا و استحکام کششی خوب از یک طرف و طبیعت کربنی بودن نانولولهها - به خاطر این که کربن مادهای است کم وزن، بسیار پایدار و ساده جهت انجام فرایندها که نسبت به فلزات برای تولید ارزانتر میباشد - باعث شده که در دهه گذشته شاهد تحقیقات مهمی در کارایی و پرباری روشهای رشد نانولولهها باشد.
کارهای نظری و عملی زیادی نیز بر روی ساختار اتمی و ساختارهای الکترونی نانولوله متمرکز شدهاست. کوششهای گستردهای نیز برای رسیدگی به خواص مکانیکی شامل مدول یانگ و استحکام کششی و ساز وکار عیوب و اثر تغییر شکل نانولولهها بر خواص الکتریکی صورت گرفتهاست. میتوان گفت این علاقه ویژه به نانو لوله ها از ساختار و ویژگیهای بینظیر آنها سرچشمه میگیرد.
-2,1نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم
نانو ذرات تیتانیوم به منظور بهبود خواص بتن به آن اضافه می شود.این رنگدانه های سفید به عنوان بازتایش عالی برای استریل کردن به رنگ ،سیمان و پنجره اضافه می شوند،همچنین باعث تجزیه آلاینده های آلی و غشاهای باکتریایی از طریق واکنش فوتوکاتالیستی قدرتمند می شوند .هنگامی که در سطوح خارجی استفاده شود باعث کاهش آلاینده های هوا می شود.نانو ذرات تیتانیوم با توجه به خاصیت هیدرو فیلیک - آب دوستی - می توانند خود تمیز شونده باشند و در سطوح سیمان سفید بسیار موثر باشند.
