آخرین تحقیقات روی فناوری نانو و مصالح، پتانسیل استفاده از نانوذره ها را در زمینه های مختلف نشان می دهد. مواد در مقیاس نانو، ویژگی های خاص و متفاوتی دارند. یکی از حوزه های کاربرد فناوری نانو در صنعت ساختمان است.
بهبود عملکرد مصالح با استفاده از نانوتکنولوژی و کاهش آلودگی های زیست محیطی، تنها دو مورد از کاربردهای فناوری نانو در صنعت ساختمان است. در این مقاله به شناخت فناوری نانو و کاربردهای آن در ساختمان سازی می پردازیم. پس با آلفا همراه باشید.
فهرست مطالب
فناوری نانو چیست؟
فناوری نانو یا نانوتکنولوژی (Nanotechnology) شاخه ای از علم، مهندسی و فناوری است. این فناوری به طراحی، تولید و استفاده از سیستم هایی در سطوح اتمی و مقیاس نانو اختصاص دارد. اثرات تحول آفرین فناوری نانو در جریان توسعه و تحقیق، نظر تمام کشورها و متخصصان را به خود جلب کرده است.
به علت سودمند بودن کاربردهای فناوری نانو، این رشته به یکی از اولویت های تحقیقاتی دانشمندان تبدیل شده است. کاربردهای وسیع نانوتکنولوژی شامل تولید مواد جدیدی است که در مقایسه با مواد مشابه، خواص و اثراتی کاملاً متفاوت دارند.
علت این مسئله، نسبت بسیار بالای سطح به حجم نانوذرات است؛ زیرا اثراتی که در مقیاس های خیلی کوچک مواد دیده می شوند، در مقیاس های بزرگ تر قابل مشاهده نیستند.
کاربردهای گسترده نانوتکنولوژی در حوزه های مختلف پزشکی، ساختمان، هوشمند سازی، غذا، الکترونیک و …، تاثیر قابل توجهی بر جامعه دارد. این فناوری می تواند راه حل های مناسبی برای کاهش آلودگی محیط زیست نیز ارائه کند.
آیا کاربرد فناوری نانو را می دانید؟
کاربرد های نانو تکنولوژی با افزایش نیاز به استفاده از نانو ذره ها در زمینه های مختلف ظاهر شده و گسترش پیدا کرده است. به طور خلاصه، برخی از کاربرد های فناوری نانو عبارتند از:
- محصولات صنعتی
- پزشکی و سلامت
- هوا و فضا
- صنعت الکترونیک
- و …
فناوری نانو در صنعت ساختمان و خانه هوشمند ما را به کجا خواهد برد؟
به کارگیری نانوذرات و فناوری نانو در خانه هوشمند و صنعت ساختمان، گامی بلند و پرقدرت به سمت هوشمند سازی ساختمان ها و بهینه سازی مصرف انرژی است. متأسفانه به علت هزینه های هنگفت مصالح هوشمند، این فناوری به مقیاس تجاری محدود شده است.
تولیدات متنوع و مفید فناوری نانو در صنعت ساختمان و مصالح هوشمند، خواص و عملکرد مواد را افزایش می دهد. حفظ انرژی نیز همانطور که گفتیم، چشم انداز مهمی در زمینه کاربرد فناوری نانو در صنعت ساختمان سازی است؛ چرا که درصد بالایی از کل انرژی مصرف شده در کشور، توسط ساختمان های تجاری و خانه های مسکونی مصرف می شود.
در ادامه مطلب، به معرفی و شرح موارد مختلف بهره برداری از فناوری نانو و استفاده از آن در صنعت ساختمان و هوشمند سازی می پردازیم.
کاربرد فناوری نانو در پوشش های هوشمند
یکی از مهم ترین دستاورد های فناوری نانو در خانه هوشمند، ساخت و تولید پوشش های هوشمند است. این پوشش ها با خواص فوق العاده خود، عملکردی عالی در زمینه بهینه سازی مصرف انرژی و صرفه جویی در هزینه ها به کاربر ارائه می کنند.
نانو پوشش خود تمیز شونده در خانه هوشمند:
روند نظافت و پاکسازی نمای ساختمان ها و اجزای دیگر آن، معمولاً بسیار زمان بر و هزینه بر است. یکی از کاربرد های فناوری نانو در صنعت ساختمان که بسیار کارآمد است، تولید پوشش هایی است که آلودگی را از خود می زدایند. پوشش های خود تمیزشونده به دو گروه زیر تقسیم می شوند:
1- پوشش های خود تمیز شونده آب گریز:
ساز و کار این پوشش ها از اثری به نام نیلوفر آبی (Lotus) در برگ گیاهان الهام گرفته است. به محض اینکه آب با سطح ساختمان هوشمند تماس ایجاد می کند، می لغزد و تمام آلودگی ها را نیز با خود از بین می برد.
2- پوشش های خود تمیز شونده آب دوست:
آب، به محض تماس با سطح پوشش های آب‌دوست خود تمیز شونده، به صورت یک ورقه روی سطح پخش می شود. سپس واکنش های اکسایش یا کاهش اتفاق می افتد؛ در نتیجه باکتری ها، ویروس ها و آلودگی ها تخریب و از سطح زدوده می شوند.
نانو پوشش هوشمند ضد خوردگی:
یکی از مهم ترین دستاورد های نانو تکنولوژی، به کار گیری ریز ذره ها در ساخت پوشش های هوشمند ضد خوردگی است. سطح جانبی و واکنش پذیری شیمیایی بالای نانو ذره ها، باعث می شود تا بتوانند ذرات بازدارنده خوردگی را روی خود حمل کنند.
از جمله مهم ترین کارکرد های نانوذرات در پوشش های حفاظتی، می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- بهبود خواص سدکنندگی
- محافظت آتدی
- محافظت کاتدی
- افزایش خواص چسبندگی
نانو پوشش هوشمند تصفیه کننده هوا:
از این نانوپوشش ها می توان روی سطوح خارجی ساختمان های هوشمند در نقاط پر رفت و آمد و آلوده استفاده کرد. بهره گیری از مصالح هوشمند این چنینی، خسارت های ناشی از آلودگی هوا را کاهش می دهد.
فناوری نانو و نقش آن در عایق ساختمان
نقش عایق های ساختمانی در بهینه سازی مصرف انرژی و آسایش کاربران خانه هوشمند، غیر قابل چشم پوشی است. این عایق ها با توجه به نوع و کاربرد خود، به انواع مختلفی تقسیم می شوند که در ادامه آن ها را معرفی می‌کنیم.
نانوتکنولوژی و عایق صوتی:
برای مقابله با آلودگی صوتی در محیط خانه هوشمند، می توان از عایق های صوتی استفاده کرد. سرعت حرکت امواج صوتی در این عایق ها کاهش می یابد. اگر عایق صوتی بتواند سرعت صوت را به مقدار بیشتری کاهش دهد، می توان از ضخامت کمتر آن استفاده کرد.
به کارگیری فناوری نانو در عایق های صوتی، آن ها را به عنوان مصالح مدرن و هوشمند مطرح کرده است. این عایق ها توانایی بیشتری از عایق های صوتی قدیمی داشته و استفاده از ضخامت کمتر آن ها، فضای مفید ساختمان را افزایش می دهد.
کاربرد فناوری نانو در عایق حرارتی:
میزان بالای مقاومت حرارتی این عایق ها، به دلیل وجود تعداد زیادی حفره در ساختارشان است. از آنجایی که نانو ذره ها، تخلخل های بیشتر و ریز تری دارند؛ بیشتر می توانند هوا را داخل خود به دام بیندازند. همچنین علاوه بر مقرون به صرفه بودن استفاده از عایق های حرارتی در خانه های هوشمند، این عایق ها نقش مؤثری در کاهش اتلاف انرژی داشته و خطرات زیستی کمتری دارند.
عایق رطوبتی نانو در خانه هوشمند:
عایقی که بتواند از نفوذ آب جلوگیری کند، عایق رطوبتی نامیده می شود.
- عایق رطوبتی نانو در برابر رطوبت مقاومت کرده و مانع بروز خطرات پلیمری می شود.
- عایق رطوبتی نانو را می توان روی هر سطحی که نیاز به عایق کاری دارد، اجرا کرد.
- این عایق دوام و عمر طولانی ای پس از اجرا دارد.
بررسی کاربرد فناوری نانو در شیشه های ساختمانی
انتخاب مصالح هوشمند در صنعت ساختمان و معماری، مزایای زیادی از جمله: زیبایی و کیفیت و بصری، دسترسی راحت و ارزان، کاهش اثرات تخریب گر زیست محیطی و … دارد. نانو شیشه ها می توانند با جلوگیری از اتلاف انرژی، به حفظ و نگهداری ساختمان هوشمند کمک کنند.
شیشه‌های هوشمند:
بازار شیشه های هوشمند (Smart Glass) در سال های اخیر، موازی با افزایش تقاضا برای بهره وری انرژی، کنترل نور و گرما و … در حال رشد بوده است. امکان تغییر میزان شفافیت و رنگ شیشه هوشمند، می تواند شدت نور را کنترل کرده و تلفات انرژی را کاهش دهد.
همچنین نانوشیشه های هوشمند با کاهش ورود اشعه ماوراء بنفش به محیط، از عوارض تخریبی آن روی پوست بدن و لوازم منزل جلوگیری می کنند.
شیشه های خود تمیزشونده:
این شیشه ها با به‌کارگیری اشعه ماوراء بنفشی که در نور خوشید وجود دارد، به تشکیل اکسیژن فعال روی سطح شیشه سرعت می دهند. این مسئله باعث می شود که سطح تماس بین شیشه و آلودگی کاهش پیدا کرده و تمیز شود. از آنجایی که ساز و کار این شیشه ها به نور خورشید بستگی دارد، فقط روی سطوح خارجی کاربرد دارند.
استفاده از فناوری نانو چه مزایا و معایبی دارد؟
در ادامه مطابق جدول زیر، به شرح برخی از مهم ترین مزایا و معایب نانو تکنولوژی پرداخته ایم:
کلام آخر؛ نوآوری تحول‌آفرین
استفاده از فناوری نانو می تواند به پیشرفت حوزه های تحقیقاتی کمک کند. سنسور ها و مصالح هوشمند نانوتکنولوژی، تأثیر زیادی در هوشمند سازی ساختمان ها خواهند داشت. اگرچه این فناوری نیز مانند دیگر فناوری ها با چالش هایی مواجه است؛ نمی توان از تأثیر و مزایای بی‌شمار آن در صنایع مختلف چشم پوشید.
شما چه فکر می‌کنید؟ به نظرتان فناوری نانو برای جامعه مفید است یا نه؟
