به دنبال ظهور کاربردهای متنوع فناوری نانو در عرصه های مختلفی همچون پزشکی، الکترونیک و فضانوردی، صنعت ساخت و ساز هم به دنبال بهبود ویژگی های مواد ساختمانی معمول، دست به دامان علم نانو شده است چراکه مواد نانو مختلف می توانند مشخصات بنیادی مواد ساختمانی همچون استحکام، دوام و سبکی را بهبود بخشیده و ویژگی ها و کارکردهای مفیدی همچون عایق بندی حرارتی، خود پاک شوندگی و ضد مه بودن را در آنها ایجاد کند.

به گفته محمد ابراهیم نیا، کارشناس کارگروه صنعت و بازار ستاد توسعه فناوری، مواد نانو در حال حاضر کاربرد زیادی در صنعت ساخت و ساز پیدا کرده اند؛ کاربردی که به نظر می رسد روز به روز بیشتر و گسترده تر شود.

برای این که درباره تحولاتی که این شاخه جدید علمی در محیط خانه و زندگی مان ایجاد کرده اند، بیشتر بدانیم با مهندس ابراهیم نیا  به گفت وگو نشستیم.

فناوری نانو وارد عرصه های مختلف زندگی مردم شده و توانسته تحول زیادی را در صنایع مختلف ایجاد کند. اما این فناوری به طور خاص در صنعت ساختمان  چگونه وارد شده است؟

فناوری نانو در صنعت ساختمان و به طور کلی ساخت وساز از دو منظر وارد شده است: اولا ایجاد مصالح جدید بر پایه فناوری نانو و کاربرد این مصالح در ساختمان و ساخت و ساز. این محصولات ویژگی های منحصربه فردی دارد که عمده خواص ویژه آن مربوط به ساختارهای نانویی محصولات به شکل های مختلف است. از جمله این محصولات، عایق های حرارتی آیروژل (سبک ترین ماده جامد شناخته شده در جهان که چگالی اش تنها سه برابر هواست) و روکش های ضد آب و لک سیلانی را می توان نام برد.

منظر دوم بهبود عملکرد و ایجاد خواص بهتر در مصالح مرسوم در صنعت ساخت و ساز است. بهبود عملکرد ایجاد خواص بهتر نیز به واسطه ایجاد ویژگی های جدید و خاص در محصول با استفاده از فناوری نانو است. از جمله این محصولات می توان به بتن مستحکم شده با نانوذرات سیلیکایی، رنگ های عایق حرارت با استفاده از آیروژل ها، سیمان و بتن رفع کننده آلودگی با استفاده از نانوذرات اکسیدتیتانیوم اشاره کرد.

بر این اساس، طیف گسترده ای از محصولات جدید با کارایی بیشتر نسبت به قبل به صنعت ساختمان وارد شده است که می تواند از نظر میزان مصرف مواد و مصالح، طول عمر، بهبود خواص به بهبود کلی در صنعت ساخت و ساز و آسایش و رفاه بیشتر ساکنان و مردم منجر شود.

شما بهبود عملکرد و ایجاد خواص بهتر در مصالح را از جمله نقش های مهم نانو در صنعت ساختمان عنوان کردید اما این فناوری چگونه می تواند از هدر رفتن انرژی جلوگیری کند و به مقاوم سازی ساختمان ها کمک کند؟

فناوری نانو از طریق تولید محصولات عایق مدرن می تواند مانع از اتلاف انرژی در ساختمان ها شود. به طور کلی رنگ ها، مصالح و شیشه های عایق که به وسیله فناوری نانو ایجاد شده اند، می توانند از عبور حرارت از سطح مقطع دیوار، محفظه های فلزی، پنجر ه ها ممانعت کرده و باعث جلوگیری از اتلاف انرژی در تمام فصول سال شوند. به عنوان مثال شیشه های دارای لایه میانی ساخته شده از عایق آیروژل در تابستان مانع از ورود حرارت از بیرون به دورن ساختمان و در زمستان مانع از خروج حرارت از ساختمان به محیط بیرون می شوند. علاوه بر این، روکش های مقاوم به حرارت و عایق حرارت روی محفظه ها مانند یخچال و بویلرها مانع از اتلاف حرارت می شود.

در بحث مقاوم سازی ساختمان ها نیز می توان به بهبود خواص مکانیکی و شیمیایی انواع بتن ها، گچ ها، فولادها اشاره کرد. با استفاده از نانو ذرات سیلیکا درون بتن، استحکام فشاری و کششی بتن، افزایش می یابد. این مساله مربوط به خاصیت بهبود مقاومت در برابر انتشار ترک بر بتن در اثر وجود ذرات نانویی بین بافت بتن می شود. فولادهای مقاوم به خوردگی که بر اثر آلیاژ کردن با ذرات نانویی و عملیات حرارتی منجر به رسوب ذرات نانویی در فولاد می شود نیز تولید شده اند، از دیگر مثال های این زمینه است. علاوه بر تولید مصالح مستحکم، فناوری نانو راه حل هایی برای افزایش طول عمر مصالح موجود ارائه کرده است. استفاده از محلول های نفوذی به درون بافت بتن های مسلح و غیرمسلح که موجب آب بند شدن و ممانعت از خوردگی آرماتورها می شود به افزایش طول عمر بتن و مصالح بتنی در سازه ها منجر می شود. همچنین رنگ های مقاوم به خوردگی روی سازه های فلزی منجر به افزایش طول عمر سازه و کاهش سرعت خوردگی پل ها، تونل ها و ساختمان ها می شود.

فناوری نانو در حوزه آسفالت و قیر نیز وارد شده است. بتازگی در کشور قیر و آسفالت خودترمیم شونده در مقیاس آزمایشگاهی تولید شده است که در این محصولات به واسطه مکانیزم رهایش مواد ترمیم گر در اثر برخورد ترک با کپسول هایی که در سافت قیر یا آسفالت وجود دارد، ترک ها ترمیم می شود و به این ترتیب عمر و استحکام آسفالت و قیر افزایش می یابد. علاوه بر این استفاده از نانورس در ساختار آسفالت نیز منجر به افزایش استحکام و انعطاف پذیری آسفالت می شود.

اما آیا استفاده روزافزون از علم نانو در ساختمان سازی می تواند در آینده به از رده خارج کردن مواد مرسوم ساخت و ساز، مثل بتن تقویت شده و... منجر شود؟

اصولا فناوری نانو در جهت بهبود مصالح کنونی و ارائه مصالح جدید به بازار و صنعت ساخت و ساز گام بر می دارد. فناوری نانو علم مهندسی آگاهانه خواص و مواد و مصالح برای دستیابی به ویژگی های بهتر است. بنابراین احتمال از رده خارج شدن محصولات مرسوم و پرکاربرد در صنعت بستگی به قدرت و فراگیر بودن مصالح و محصولات جدید دارد. فرآیند بهبود و ایجاد محصولات جدید یک فرآیند مداوم است و به نظر می رسد مصالح مبتنی بر فناوری نانو در آینده بخش مهمی از صنعت ساخت و ساز را دربرگیرد. این سهم لزوما مربوط به مصالح و مواد کاملا جدید نبوده و بیشتر مربوط به مصالح هوشمند و بهینه شده با فناوری نانوست. بنابراین همه مواد در کنار هم می تواند سهمی از صنعت ساخت و ساز داشته باشند.

تاکنون چه کاربردهایی از نانو در صنعت ساختمان ما وارد شده است؟

در صنعت ساختمان ایران با توجه به اخبار و اطلاعات موجود فناوری های مختلفی ارائه شده است، ولی گستره کاربرد و میزان کاربرد هر محصول یا فناوری کاملا مشخص نیست. شیشه هایLow E  یا طیف گزین که مانع انتقال حرارت می شود، انواع پوشش های ضد آب و لک نما و منسوجات برای ایجاد خاصیت ضد آب و لک روی مصالح، تولید و تحقیقات مختلف روی بتن های مستحکم شده و رنگ های عایق حرارت و ضد آب و ضد لک از جمله موارد کاربردی است. البته به این موارد می توان کاربردهای دیگری همچون تولید و استفاده از لوله های بی صدا که صدای حرکت مواد و سیال درون لوله به بیرون انتقال نمی یابد، تصفیه کننده ها و تهویه های هوشمند با استفاده از فیلترهای نانو، تولید آزمایشگاهی قیر و آسفالت خود ترمیم شونده و تولید و استفاده از آیروژل ها در رنگ عایق حرارت را هم اضافه کرد.

گذشته از کاربردهایی که اشاره کردید مطمئنا نانو تکنولوژی در زمینه ارتقای محیط زیست هم می تواند موثر باشد. لطفا درباره این امکانات و مصادیق آنها در سازه ها بفرمایید.

در بحث ارتقای زیست محیطی نیز محصولات بر پایه فناوری نانو هم اکنون در صنعت ساخت و ساز استفاده می شود. هم اکنون مصالح تمیزکننده هوا و کاهنده آلاینده ها در سطوح در معرض آلودگی ها به کار می رود و نتایج بسیار خوبی مبنی بر کاهش و حذف آلاینده ها توسط این مصالح به دست آمده است. مهم ترین مصالح در این زمینه بتن، سیمان و رنگ های فوتوکاتالیستی است که به واسطه مکانیزم فوتوکاتالیست در سطوح حاوی نانوذرات اکسیدتیتانیوم موجب تجزیه مولکول های مضر آلاینده مانند انواع اکسیدنیتروژن و ازن می شود. این خاصیت در سطح و عمق مصالح سبب تجزیه ذرات و مولکول های آلاینده و تولید بخار آب می شود و آلودگی های سطحی نیز در اثر عبور آب از روی سطح براحتی شسته و از سطح حذف می شود. علاوه بر این فناوری نانو از طریق افزایش عمر مصالح و افزایش استحکام مانع فرسودگی و تخریب سازه ها و صرفه جویی در مصالح و منابع معدنی می شود. ممانعت کننده های عایق نیز مانع اتلاف انرژی حرارتی در ساختمان ها می شود که از این طریق میزان انرژی مصرفی برای گرمایش و سرمایش کاهش می یابد.

از کاربرد مواد نانویی برای رفع آلودگی فضای محیط زندگی و کار هم صحبت شده است. این چنین امکانی چگونه عملی می شود؟
به طور کلی با استفاده از رنگ های نانویی آزادکننده یون منفی که تاثیر زیادی در ایجاد شادابی افراد و ایجاد فضای فرحبخش دارد، می توان در محیط کار فضای مناسبی ایجاد کرد. از طرف دیگر استفاده از تصفیه کننده های هوا و سیستم های تهویه مبتنی بر نانوفیلترهای حذف کننده آلاینده ها در محیط کار موجب ایجاد فضای مطبوع در محیط کار و زندگی می شود. در محیط های صنعتی نانوفیلترها و تصفیه کننده های هوا مبتنی بر فناوری نانو راندمان بالاتری برای حذف آلاینده ها و گرد و غبار دارند.

  منبع: جام نیوز