انقلاب فناوری نانو در معماری

سـعید

مدیر بازنشسته
نقش نانوتكنولوژي در بهينه سازي مصرف انرژي در ساختمان (فناوري نانو در صنعت ساختمان)

منصور نجفي مطيعي - زهره درودي-
چكيده:
امروزه از فناوري هاي مختلف به منظور ايجاد آسايش و امنيت بيشتر و صرفه جويي در هزينه ها بخصوص در مصرف منابع انرژي بهره هاي فراوان برده مي شود . نانوتکنولوژي يكي از فناوري هاي جديدي است كه آينده بسيار روشني براي آن پيش بيني مي شود و گستردگي دامنه تاثير اين فناوري آنقدر بوده که گفته مي شود اين فناوري مي تواند بيشتر جنبه هاي زندگي آينده بشر را تحت تاثير قرار دهد و از اين جهت بكارگيري شيوه برخوردي مناسب با اين پديده و داشتن شناخت كافي از زمينه هاي مختلف کاربردهاي آن بسيار مهم است.
در اين فناوري با توليد ساختارهايي در مقياس نانومتر، امكان كنترل خواص ذاتي مواد از جمله دماي ذوب ، خواص مغناطيسي ، ظرفيت بار و حتي رنگ مواد بدون تغيير در تركيب شيميايي بوجود مي آيد . نانوتكنولوژي نويد بخش پيشرفت هاي چشمگيري در زمينه هاي مختلف علمي شده است . اين علم با كنترل مواد در مقياس مولكولي، گشايش اسرار طبيعت در تمام عرصه ها از مهندسي تا پزشكي را نويد مي دهد . بسياري از خواص يك ماده از قبيل رنگ ، استحكام و شكنندگي قابل كنترل مي گردد. امكان تهيه مصالح مناسب و با ويژگيهاي مورد نظر در بخشهاي مختلف ساختمان و تاسيسات و تجهيزات سرمايي و گرمايي وابسته به آن با توجه به نيازها و خواسته هاي ما ، براي كاهش مصرف انرژي بصورت مستقيم و غير مستقيم نقش بسزائي خواهد داشت.
واژه هاي كليدي:نانوتكنولوژي - فناوری های نو - ساختمانهاي آينده - مصالح نوين - آينده نگري - مصرف انرژي
دریافت متن کامل مقاله [ دریافت فایل ]
 
  • Like
واکنش ها: raha

pink11

New member
انقلاب فناوری نانو در معماری

شیشه هایی از جنس نانو

بايد توجه كنيد كه اين ماده يك لايه نيست كه بر روي سطوح كشيده شود، بلكه تغيير شيميايي در سطح مولكولي مي باشد، كه از آلوده شدن سطوح جلوگيري مي نمايد. اين تركيب آبگريز، نميگذارد تا آب و يا هر ذره ديگري بر روي سطح شيشه و يا كروم بنشيند. اين ماده بسيار نازك و شفاف است
بايد توجه كنيد كه اين ماده يك لايه نيست كه بر روي سطوح كشيده شود، بلكه تغيير شيميايي در سطح مولكولي مي باشد، كه از آلوده شدن سطوح جلوگيري مي نمايد. اين تركيب آبگريز، نميگذارد تا آب و يا هر ذره ديگري بر روي سطح شيشه و يا كروم بنشيند. اين ماده بسيار نازك و شفاف است و اصلا قابل مشاهده به وسيله چشم نيست و در نتيجه سطوح شفاف مانند شيشه ها و لنزهاي دوربين نيز به وسيله آن به راحتي محافظت مي شوند. اين ذرات نانو بر روي مولكولهاي سطوح مي چسبند و مانع از نفوذ هر نوع ماده ديگر بر روي سطح مي شوند. مي بينيد كه آب هرگز بر روي سطوح آغشته شده بوسيله اين ماده نمي ايستد، بنابراين اگر جسمي بر روي اين سطوح بنشيند تنها با ريختن آب بر روي سطح و يا باريدن باران پاك خواهد شد.
اگر بوسيله ميكروسكوپ به سطح شيشه نگاه كنيم مي بينيم كه سطوح شيشه اي كاملا صاف نمي باشند، بنابراين وقتي كه آب و يا هر آلودگي ديگري بر روي آنها بريزد به راحتي مي چسبد. شيشه هايي كه با استفاده از فن آوري نانو ساخته مي شوند اجازه مي دهند كه آلودگي ها با آب تركيب شوند و به اين وسيله بدون دخالت هيچ ماده ديگري از روي شيشه سر بخورند. اين مواد همچنين مانع از رسوب نمكها بر روي سطوح شيشه مي شوند. همچنين اين مواد به وسيله آب، مواد پاك كننده و يا فشار فيزيكي از سطح شيشه جدا نمي شوند. اين محصول نانو تضمين شده است كه از وضوح شيشه ها و همچنين شفافيت آنها كاسته نشود. نگهداري اين شيشه ها نيز بسيار ساده و كم هزينه است.
محقق : « با این فناوری شیشه هایی خاص در مقیاس آزمایشگاهی ساخته شده اند که به راحتی شکسته نمیشوند حتی با کوبیدن یک لوله فولادی و گرمای یک برش هوا ( برش هوا ، برای بریدن آهن آلات ) با بالاترین مقدار خود روی این شیشه ها اثری ندارد و گرمای آن از شیشه انتقال داده نمی شود. قطرات آب و حتی انواع حشرات نمی توانند روی آنها بنشینند یا حرکت کنند ، چون بقدری سطح این شیشه ها صاف است که چنین امکانی وجود ندارد. »


نانو تكنولوژي علم خواص عجيب مواد
از نانوتكنولوژي، بيوتكنولوژي و فناوري اطلاع رساني به عنوان سه قلمرو علمي نام مي برند كه انقلاب سوم صنعتي را شكل مي دهد. از همين روست كه كشورهاي در حال توسعه كه اغلب از دو انقلاب قبل جا مانده اند، مي كوشند با سرمايه گذاري در اين سه قلمرو، عقب ماندگي خود را جبران كنند. همان گونه كه در اين گزارش مي خوانيد، نانوتكنولوژي كاربردهاي گسترده اي در تمام حيطه هاي زندگي دارد و از اين رو توسعه آن مي تواند به بهبود و تسهيل زندگي كمك فراوان كند.

اتم سنگ بناي بنيادي ماده است و در نتيجه اتم ها بسيار كوچك هستند. توصيف و تصور جهان در سطح اتم و ملكول دشوار است. اين حيطه از علم به قدري عجيب است كه بخشي خاص از فيزيك به آن اختصاص يافته شده كه مكانيك كوانتم نام دارد. هدف اين علم براي توصيف رخدادها در سطح اتم است.اگر قرار بود توپ تنيس را به طرف ديوار پرتاب كنيد و توپ از آن بگذرد و به سوي ديگر ديوار برود، حتماً تعجب مي كرديد. اما اين دقيقاً همان اتفاقي است كه در مقياس كوانتم رخ مي دهد. در مقياس بسيار كوچك، خواص ماده مانند رنگ، مغناطيس و توانايي انتقال برق نيز به شكل غيرمنتظره تغيير مي كند. ديدن جهان اتم به معناي عادي كلمه ميسر نيست، چون خواص آن كوچكتر از طول موج نور قابل ديدن است. اما در سال 1981 پژوهشگران شركت آي بي ام نوعي ميكروسكوپ ساختند كه نام آن STM بود. اسم اين ميكروسكوپ در واقع از يك خاصيت در مكانيك كوانتم گرفته شده بود كه در ميكروسكوپ ياد شده به كار مي رود. اين دستگاه مي توانست پستي و بلندي هاي در مقايس جهان نانو را نشان دهد. ميكروسكوپ
STM
اين امكان را به دانشمندان داد كه براي اولين بار اتم ها و ملكول ها را ببينند. تصاوير اين ميكروسكوپ به زيبايي و وضوح تصاوير طبيعت اما در مقياس تصورناپذير نانومتر بود.

يك نانومتر يك ميليارديم متر يا حدوداً به طول 10 اتم هيدروژن است. با وجودي كه دانشمندان از سال هاي دهه 1950 درباره بررسي مواد در اين مقياس تلاش كرده بودند، آنان ناچار شدند تا اختراع ميكروسكوپ
STM
صبر كنند تا به هدف خود برسند.

عموماً در اين باره توافق وجود دارد كه نانوتكنولوژي اشياء بين يك تا 100 نانومتر را در بر مي گيرد، هر چند كه اين تعريف تا حدي قراردادي است. برخي افراد اجسامي به كوچكي يك دهم نانومتر را نيز در نظر مي گيرند كه به اندازه پيوند بين دو اتم كربن است. در ديگر سوي اين گستره در اجسام بزرگتر از 50 نانومتر قوانين فيزيك كلاسيك صدق مي كند.

مواد بسياري هستند كه داراي خواص اجسام در مقياس نانو هستند اما اسم نانوتكنولوژي به آنها اطلاق نمي شود. نانوتكنولوژي در پي آن است تا از خواص عجيب اجسام در مقياس بسيار كوچك استفاده كند.

جورج اسميت سرپرست بخش علم مواد در دانشگاه آكسفورد گفت در مقياس نانو، خواص ?جديد، هيجان انگيز و متفاوتي? يافت مي شود. با كوچك تر شدن اجسام، نسبت بين فضاي سطح و حجم آن افزايش مي يابد. اين امر بدان علت مهم است كه اتم هاي موجود در سطح يك ماده معمولاً بيشتر از اتم هاي مركز آن واكنش نشان مي دهند. از اين رو، اگر نقره به ذرات بسيار كوچك تبديل شود، خواص ضدميكروبي پيدا مي كند كه در حجم انبوه آن وجود ندارد. يك شركت با توليد ذرات ريز از تركيب اكسيد سديم از اين خاصيت استفاده مي كند و ماده اي توليد مي كند كه خاصيت كاتاليزوري آن بيشتر است.

در اين جهان ناديدني، ذرات كوچك طلا در دماي چند صد درجه پايين تر ذوب مي شود و مس كه معمولاً رساناي خوب الكتريسيته است، ممكن است در لايه هاي نازك و در مجاورت ميدان مغناطيسي مقاوم شود.

الكترون ها (مانند همان توپ تنيس خيالي) مي توانند از نقطه اي به نقطه ديگر بجهند و ملكول ها مي توانند همديگر را از مسافت هاي متوسط جذب كنند. اين خاصيت به برخي حشرات اجازه مي دهد روي سقف راه بروند، چون موهاي ريز كف پايشان به سقف مي چسبد.

اما يافتن خواص جديد در مقياس نانو گام نخست است. گام بعدي استفاده از اين دانش است. توانايي ساخت اجسام با دقت اتمي اين امكان را به دانشمندان مي دهد كه موادي با خواص بهتر يا جديد نوري، مغناطيسي، حرارتي يا الكتريك توليد كنند.

اكنون انواع جديدي از ماده توليد مي شود. مثلاً شركت نانوسونيك در ويرجينيا لاستيك فلزي توليد كرده است. اين ماده مانند لاستيك انعطاف و انحنا مي پذيرد اما الكتريسيته را مانند فلزي محكم منتقل مي كند. مركز تحقيقاتي جنرال الكتريك در پي ساخت سراميك انعطاف پذير است. در صورت موفقيت، از اين ماده مي توان در ساخت قطعات موتور جت استفاده كرد و موتورهايي ساخت كه در دماي بيشتر با كارايي بهتري كار كند. چندين شركت مشغول كار روي موادي هستند كه روزي به صورت رنگ به سلول هاي خورشيدي بدل خواهد شد.

از آنجايي كه نانوتكنولوژي كاربردهاي گسترده اي دارد، بسياري از افراد فكر مي كنند اين علم اهميتي به مانند برق يا پلاستيك پيدا كند. مطالعات نشان مي دهد نانو تكنولوژي با بهبود مواد و محصولات و توليد مواد كاملاً جديد بر تمام صنايع تأثير خواهد گذاشت. افزون براين، فعاليت در حد كوچكترين مقياس ها به پيشرفت هاي مهم در عرصه هايي مانند الكترونيك، انرژي و پزشكي زيستي خواهد انجاميد.

آغاز نانوتكنولوژي

نانو تكنولوژي از يك رشته علمي خاص مشتق نمي شود. با وجودي كه نانو تكنولوژي بيشترين وجه مشترك را با علم مواد دارد، خواص اتم و ملكول شالوده بسياري از علوم است و در نتيجه دانشمندان حوزه هاي علمي به آن جذب مي شوند. برآورد مي شود در سراسر جهان حدود 000/20 نفر در نانو تكنولوژي كار مي كنند. تحقيقات در مقياس بسيار ريز در رشته هاي الكترونيك، نوروبيوتكنولوژي به ترتيب نانوالكترونيك، نانو اپتيكس و نانو بيوتكنولوژي نيز ناميده مي شود.

پيشوند نانو از كلمه يوناني به معناي كوتوله مشتق مي شود. براساس برآورد شركت لاكس ريسرچ در نيوريورك، بودجه كل تحقيق و توسعه نانو تكنولوژي دولت ها و شركت ها در سراسر جهان در سال 2004 بيش از 6/8ميليارد دلار بود. نيمي از اين بودجه از جانب دولت ها تأمين مي شد. اما به پيش بيني لاكس ريسرچ در سال هاي آينده، شركت ها احتمالاً بودجه بيشتري از دولت ها صرف اين علم خواهند كرد.

در آمريكا، پس از طرح فرستادن انسان به كره ماه، نانو تكنولوژي بيشترين بودجه را از دولت فدرال دريافت كرده است. در سال ،2004 دولت آمريكا 6/1ميليارد دلار صرف نانو تكنولوژي كرد، يعني دو برابر بودجه طرح ژنوم انسان در اوج انجام آن. در سال 2005 قرار است 982ميليون دلار ديگر صرف آن شود. در مكان دوم بودجه نانو تكنولوژي ژاپن قرار دارد. بسياري از كشورهاي در حال توسعه مانند هند، چين، آفريقاي جنوبي و برزيل جزو كشورهايي هستند كه بيشترين بودجه را در اين زمينه صرف مي كنند.

در خلال شش سال پيش از ،2003 سرمايه گذاري در نانو تكنولوژي توسط سازمان هاي دولتي هفت برابر شده است. اين حجم سرمايه گذاري انتظارات را به اندازه اي افزايش داده است كه شايد قابل تحقق نباشد. برخي معتقدند شركت هاي نانو تكنولوژي مانند حباب شركت هاي اينترنت در سال هاي اخير از بين خواهند رفت. اما دلايلي وجود دارد كه نشان مي دهد درباره مخاطرات آن گزافه گويي شده است. سرمايه گذاران خصوصي اكنون بسيار محتاط تر از دوره رونق شركت هاي اينترنت هستند و بيشتر پولي كه دولت ها در اين زمينه اختصاص مي دهند، صرف علوم پايه و فناوري هايي مي شود كه تا سال ها در اختيار همگان قرار نخواهد گرفت.

با اين حال كيفيت برخي محصولات موجود با كاربرد نانو تكنولوژي بهبود يافته است و در چند سال آينده بر تعداد آنها افزوده خواهد شد. مثلاً با افزودن ذرات ريز نقره، بانداژ ضد سوختگي خاصيت ضد ميكروبي پيدا كرده است. با اتصال ملكول هاي ايجاد كننده مانع به فيبر پنبه، پارچه هايي توليد شده است كه ضد لكه و بو است. راكت هاي تنيس با افزودن ذرات ريز تقويت شده است. در درازمدت نانو تكنولوژي به نوآوري هاي بزرگتري خواهد انجاميد، از جمله انواع جديد حافظه كامپيوتر، فناوري پزشكي و روش هاي توليد انرژي بهتر مانند سلول هاي خورشيدي.

طرفداران اين فناوري مي گويند نانو تكنولوژي به توليد انرژي پاك و توليد بدون مواد زائد و غيره خواهد انجاميد. مخالفان آن معتقدند نانوتكنولوژي باعث ايجاد نوعي نظام شناسايي بين المللي و آسيب به فقرا، محيط زيست و سلامت انسان خواهد شد. به نظر مي رسد هر دو گروه در مورد استدلال هاي خود گزافه گويي مي كنند، اما به هرحال بايد از نانو تكنولوژي استقبال كرد.

منبع : www.hamshahri.org
 

tak_setarehh

New member
فناوری نانو در ساختمان

فناوری نانو در ساختمان

فناوری نانو ، بهترین راه حل برای کاهش مصرف انرژی در ساختمان
امروزه صرفه جویی درمصرف انرژی در تمام صنعت های دنیا مورد توجه قرار گرفته است و صنعت ساختمان از این امر مستثنی نیست . در این راستا , فناوری نانو توانسته است به عنوان بهترین راه حل , گام موثری در خصوص بهینه سازی مصرف انژی بردارد .
پوشش های نانو ساختار:
يكي از شاخه هاي كاربردي فناوري نانو در صنايع مختلف پوششهاي نانويي است. پوششهاي نانو ساختار در بسياري از موارد نسبت به پوششهاي معمولي داراي مزاياي بسياري هستند كه از جمله آنها مي توان به افزايش سختي ، مقاومت در برابر خوردگي ، سايش ، پوسيدگی ، آلودگيهاي محيط و غيره اشاره كرد. نانو پوششها از جمله مواردي هستند كه در مقايسه با ديگر صنايع ، فناوري نانو با سرعت بيشتري در آنها رشد پيدا كرده است.
در اصل می توان گفت نانو پوششها گونه اي از لايه هاي نازك هستند كه يا ابعاد آنها در حد نانو است و يا زمينه اي دارند كه در آن ذرات ريز در حد نانو پراكنده شده اند و خواص ويژه اي به آنها مي بخشند.
فناوري نانو و صنعت ساختمان
javascript:__doPostBack('dnn$ctr580$dnnVISIBILITY$cmdVisibility','')​


استفاده از نانو پوشش ها در نمای داخلی و خارجی ساختمان ها نیز از اهمیت ویژه ای برخوردار است. نانو پوشش ها ی ساختمانی باعث دفع آب شده و جذب کثیفی را به حداقل می رسانند ، نمای ساختمان را در مقابل اشعهUV مقاوم می سازند. این نانو پوشش ها در سطوحی از جمله؛ سیمان ، آجر ، سفال ، سنگ معمولی ، کاشی ، مرمر ، چوب ، سرامیک، شیشه ، فولاد و بتن به کار می روند. ساخت بتن تقویت شده ، خود تعمیر کننده و خود تمیز شونده ، شیشه های خود تمیز شونده ، مقاوم در برابر آتش و کنترل کننده انرژی و در نتیجه صرفه جویی در مصرف انرژی ، استفاده از رنگ های حاصل از علم نانو که باعث عدم نفوذ باکتری ها به ساختمان های اداری، مسکونی ، بیمارستان ها و غیره شده و به آنها عمری طولانی ، محیطی عاری از باکتری و ماهیتی غیر قابل کثیف شدن و فرسودگی می بخشند نیز از دیگر کاربردهای مهم فناوری نانو در صنعت ساختمان است.
رنگ نانو عایق:
به جرات می توان گفت پوشش رنگ نانو , عایق ترین ماده شناخته شده در جهان می باشد که مانند یک سد حرارتی از هر سه راه انتقال حرارت (رسانش-ههمرفت-تابش ) جلوگیری می کند .
به عبارتی دیگر رنگ نانو عایق با بهره گیری از فناوری نانو توانسته در عین برآورده ساختن مسائل زیست محیطی - انجام عایق کاری حرارتی با پوشش لایه نازک را به همراه خاصیت ضد باکتری و کپک و قارچ ، یکجا به ارمغان آورد.
سطحی که بوسیله رنگ نانو عایق ، رنگ آمیزی گردیده است ، ازتونل های نانو متریدرهم رفته تشکیل شده است. دیواره این تونل ها بسیار ریز هستند و هدایت بسیار کمی در مقابل حرارت نشان می دهند. درست مانند موادی که در ساخت سایر عایق ها به کار می روند با این تفاوت که رنگ نانو عایق تونل های بسیار نازک و نانو متری دارد و می تواند نسبت به سایر عایق ها در برابر انتقال حرارت مقاوم تر باشد . ضریب انتقال حرارت بسیارکم و در حدود W/mK 0.017 که نشان می دهد انتقال حرارت از آن به سختی صورت می گیرد و عایق بسیار خوبی است.
همچنين ، در نتيجه جرم بسيار كم و مساحت سطح بسيار زياد ، هدايت تابشي پايين خواهد بود.
در حال حاضر روش های زیادی برای عایق کاری وجود دارد. برای مثال، پشم شیشه ارزان است و کاربرد آسانی دارد ؛ اما مطابق تحقیقات صورت گرفته پشم شیشه 40 تا 70 درصد کارآیی خود را در اولین سال پس از نصب به علت حضور رطوبت و آلودگی های محیطی از دست می دهد. زیرا که فضاهای خالی در آن به جای هوا از رطوبت و یا عوامل دیگر پر می شوند و خاصیت عایق بودن خود را در مقابل حرارت از دست می دهد. این در صورتی است که رنگ نانو عایق به دلیل ساختار به شدت آبگریز دارای خاصیت ضد خوردگی نیز می باشد و تنها محصولی در جهان است که این دو خاصیت یعنی عایق بودن و ضد خوردگی را همزمان دارد. همچنین رنگ نانو عایق در مقابل رطوبت ، کپک و قارچ هم مقاوم است. در صورتی که عایق های دیگر مثل پشم شیشه و یا فوم این خاصیت را ندارند و حتی شرایط مساعدی را برای رشد حشرات فراهم می کنند و نمی توانند در مقابل خوردگی زیر عایق محافظتی داشته باشند.
نتیجه گیری:
استفاده از عایق های متداول برای ساختمان های ساخته شده امری بسیار مشکل و هزینه بر می باشد. با پیشرفت دانش بشری و دست یابی به فناوری نانو ، می توان عایق کاری این ساختمانها را با سرعت و سهولت بیشتر ، هزینه کمتر و کیفیت بالاتر انجام داد. رنگ نانو عایق می تواند گزینه بسیار مناسبی جهت کاهش مصرف انرژی ، حفظ محیط زیست از آلاینده ها و نیز بالا بردن منافع بلند مدت اقتصادی در ساختمانها باشد.
لازم به ذکر است که نانوپوشش ها ساختمان آنتی باکتریال بوده وبرای سلامتی انسان بی ضرر هستند.
 
بالا