مصالح نانو در معماری

مصالح نانو در معماری

مصالح نانو خواص فیزیکی و شیمیایی مواد نانو (در شکل و فرمهای متعددی که وجود دارند از جمله ذرات ، الیاف ، گلوله و . . .) در مقایسه با مواد میکروسکوپی تفاوت اساسی دارند . تغییرات اصولی که وجود دارد نه تنها از نظر کوچکی بلکه از نظر خواص جدید آنها در سطح مقیاس نانو می باشد .هدف نهایی از بررسی مواد در مقیاس نانو ، یافتن طبقه جدیدی از مصالح ساختمانی با عملکرد بالا می باشد ، که آنها را می توان به عنوان مصالحی با عملکرد بالا و چند منظوره اطلاق نمود . منظور از عملکرد چند منظوره ، ظهور خواصی جدید و متفاوت نسبت به خواص مواد معمولی می باشد به گونه ای که مصالح بتوانند کاربردهای گوناگونی را ارائه نمایند .در مطالب بعدی که خواهد آمد مواد نانو ساختاری معرفی خواهند شد که با توجه به نوظهور بودن چنین موادی می توانند تحولی شگرف در صنعت ساختمان و صنایع وابسته به آن ایجاد کنند . مواد نانوکامپوزیتنانوکامپوزیت ها موادی هستند که ذراتی در مقیاس نانو را در قالب مواد ی مانند پلیمر ها ترکیب می کنند . پلیمر به جسمی گفته می شود که از ترکیب مواد مشابه و از تکرار واحد های ساختمانی یکسان ایجاد شده باشد . با ترکیب نانو ذرات می توان به ویژگی های خاصی دست یافت ، یعنی می توان استحکام ، دوام و رسانایی الکتریکی و گرمایی را بر حسب نیاز تغییر داد .مزیت نانوذرات این است که حتی اضافه کردن مقدار زیادی از این مواد ، وزن ماده مورد نظر را تنها ۵/۰ تا ۵ درصد افزایش می دهد که این مقدار تا حدی قابل چشم پوشی است . تا کنون نانو کامپوزیت های کمی وارد مرحله تجاری شده اند و بیشتر آنها هنوز در مرحله آزمایش و بررسی قرار دارند .نانوکامپوزیت هایی که شامل نانو ذراتی مانند فیلترها ، نانوتیوب ها ونانو فیبرهای کربنی و گرافیت می شوند ، استفاده گسترده ای در صنعت پلاستیک دارند .نحوه عمل کرد نانوکامپوزیتنسبت سطح به حجم نانوذرات بسیار زیاد است و این امر باعث می شود که خواص آنها به میزان چشم گیری متفاوت باشد . همچنین این خصوصیت ترکیب نانو ذرات با مواد حجیم را متفاوت می کند . بنابراین کامپوزیت می تواند با توجه به عناصر سازنده آن به مراتب بهبود یابد .کاربردهای کنونی نانوکامپوزیتپلاستیک های نانوکامپوزیت موارد استفاده متفاوتی دارند برای مثال می توان از خازن های لایه نازک در تراشه های رایانه ای استفاده کرد . از الکترولیت های پلیمر جامد در انواع پیل ها ، موتور های اتومبیل ، مخازن سوخت و بسته بندی مواد غذایی استفاده می شود که دو مورد آخر موارد استفاده بیشتری دارند . اگر نانوکامپوزیت نسبت هزینه به کارایی قابل قبولی داشته باشد می تواند نقشی اساسی در صنعت خودرو سازی ایفا کند .برخی از نکات موجود در استفاده ار نانوکامپوزیت به شکل تجاری به شرح زیر است :۱- توسعه موادی حجم وسیع تر با هزینه کمتر۲- تولید موادی با هزینه کمتر و کارایی بیشتر۳- توسعه سریع تر و کم هزینه تر از روش های تحلیلی۴- تسلط بر علم جریان و تغییر شکل ماده در کامپوزیت های پلیمری۵- افزایش استحکام بدون افزایش حجم۶- پیشگویی مدل سازی جهت/جریانمواد نانو کامپوزیت بر پایه پلیمراولین بار در دهه 70معرفی شده اندکه از تکنولوژی سول - ژل جهت انتشار دادن ذرات نانو کانی درون ماتریس پلیمر استفاده شده است .هرچند تحقیقات انجام شده در دو دهه اخیر برای توسعه تجاری این مواد توسط شرکت تویوتا در ژاپن در اواخر دههه 80 صورت گرفته است ، ولی رشته نانو کامپوزیت پلیمر هنوز در مرحله جنینی و در آغاز راه می باشد .در این شرایط نانو آلومینا ، بهترین ساختار نانوئی است که افق جدیدی را در صنعت سرامیک نوید می دهد . زیرا کاربرد این مواد پدیده ای است که از نظر مکانیکی ، الکتریکی و خواص حرارتی به طور مناسب دارای تعادل بوده و در رشته های مختلف کاربرد دارد . از جمله می توان به چند نمونه اشاره کرد : • تکنولوژی نانوفلز آرتوناید که اخیراً به طور تجاری ، الیاف نانویی آلومینا ، انقلابی در رشته سرامیک بوجود آورده است . • ذرات نانویی غیر فلز مانند : نانوسیلیکا ، نانوزیرکونیا و مواد دیگر اصلاح کننده سرامیک ها