گفت و گو با كارشناس كارگروه صنعت و بازار ستاد توسعه فناوري افزايش كيفيت سازه‌ها با علم نانو

 

به‌دنبال ظهور كاربردهاي متنوع فناوري نانو در عرصه‌هاي مختلفي همچون پزشكي، الكترونيك و فضانوردي، صنعت ساخت و ساز هم به‌دنبال بهبود ويژگي‌هاي مواد ساختماني معمول، دست به دامان علم نانو شده است چراكه مواد نانو مختلف مي‌توانند مشخصات بنيادي مواد ساختماني همچون استحكام، دوام و سبكي را بهبود بخشيده و ويژگي‌ها و كاركردهاي مفيدي همچون عايق‌بندي حرارتي، خود پاك شوندگي و ضد مه بودن را در آنها ايجاد كند. به گفته محمد ابراهيم‌نيا، كارشناس كارگروه صنعت و بازار ستاد توسعه فناوري، مواد نانو در حال حاضر كاربرد زيادي در صنعت ساخت و ساز پيدا كرده‌اند؛ كاربردي كه به نظر مي‌رسد روز به روز بيشتر و گسترده تر شود. براي اين‌كه درباره تحولاتي كه اين شاخه جديد علمي در محيط خانه و زندگي‌مان ايجاد كرده‌اند بيشتر بدانيم، با مهندس ابراهيم نيا به گفت‌وگو نشستيم.

 

فناوري نانو وارد عرصه‌هاي مختلف زندگي مردم شده و توانسته تحول زيادي را در صنايع مختلف ايجاد كند. اما اين فناوري به‌طور خاص در صنعت ساختمان چگونه وارد شده است؟

فناوري نانو در صنعت ساختمان و به‌طور كلي ساخت‌وساز از دو منظر وارد شده است: اولا ايجاد مصالح جديد بر پايه فناوري نانو و كاربرد اين مصالح در ساختمان و ساخت و ساز. اين محصولات ويژگي‌هاي منحصربه‌فردي دارد كه عمده خواص ويژه آن مربوط به ساختارهاي نانويي محصولات به شكل‌هاي مختلف است. از جمله اين محصولات، عايق‌هاي حرارتي آيروژل (سبك‌ترين ماده جامد شناخته شده در جهان كه چگالي‌اش تنها سه برابر هواست) و روكش‌هاي ضد آب و لك سيلاني را مي‌توان نام برد.منظر دوم بهبود عملكرد و ايجاد خواص بهتر در مصالح مرسوم در صنعت ساخت و ساز است. بهبود عملكرد ايجاد خواص بهتر نيز به‌واسطه ايجاد ويژگي‌هاي جديد و خاص در محصول با استفاده از فناوري نانو است. از جمله اين محصولات مي‌توان به بتن مستحكم شده با نانوذرات سيليكايي، رنگ‌هاي عايق حرارت با استفاده از آيروژل ها، سيمان و بتن رفع‌كننده آلودگي با استفاده از نانوذرات اكسيدتيتانيوم اشاره كرد.بر اين اساس، طيف گسترده‌اي از محصولات جديد با كارايي بيشتر نسبت به قبل به صنعت ساختمان وارد شده است كه مي‌تواند از نظر ميزان مصرف مواد و مصالح، طول عمر، بهبود خواص به بهبود كلي در صنعت ساخت و ساز و آسايش و رفاه بيشتر ساكنان و مردم منجر شود.

شما بهبود عملكرد و ايجاد خواص بهتر در مصالح را از جمله نقش‌هاي مهم نانو در صنعت ساختمان عنوان كرديد اما اين فناوري چگونه مي‌تواند از هدر رفتن انرژي جلوگيري كند و به مقاوم‌سازي ساختمان‌ها كمك كند؟

فناوري نانو از طريق توليد محصولات عايق مدرن مي‌تواند مانع از اتلاف انرژي در ساختمان‌ها شود. به‌طور كلي رنگ‌ها، مصالح و شيشه‌هاي عايق كه به‌وسيله فناوري نانو ايجاد شده‌اند، مي‌توانند از عبور حرارت از سطح مقطع ديوار، محفظه‌هاي فلزي، پنجر‌ه‌ها ممانعت كرده و باعث جلوگيري از اتلاف انرژي در تمام فصول سال شوند. به‌عنوان مثال شيشه‌هاي داراي لايه مياني ساخته شده از عايق آيروژل در تابستان مانع از ورود حرارت از بيرون به دورن ساختمان و در زمستان مانع از خروج حرارت از ساختمان به محيط بيرون مي‌شوند. علاوه بر اين، روكش‌هاي مقاوم به حرارت و عايق حرارت روي محفظه‌ها مانند يخچال و بويلرها مانع از اتلاف حرارت مي‌شود.در بحث مقاوم‌سازي ساختمان‌ها نيز مي‌توان به بهبود خواص مكانيكي و شيميايي انواع بتن‌ها، گچ‌ها و فولادها اشاره كرد. با استفاده از نانو ذرات سيليكا درون بتن، استحكام فشاري و كششي بتن‌ افزايش مي‌يابد. اين مساله مربوط به خاصيت بهبود مقاومت در برابر انتشار ترك در بتن بر اثر وجود ذرات نانويي بين بافت بتن مي‌شود. فولادهاي مقاوم به خوردگي كه بر اثر آلياژ كردن با ذرات نانويي و عمليات حرارتي منجر به رسوب ذرات نانويي در فولاد مي‌شود نيز توليد شده‌اند، از ديگر مثال‌هاي اين زمينه است. علاوه بر توليد مصالح مستحكم، فناوري نانو راه‌حل‌هايي براي افزايش طول عمر مصالح موجود ارائه كرده است.

اما آيا استفاده روزافزون از علم نانو در ساختمان‌سازي مي‌تواند در آينده به از رده خارج كردن مواد مرسوم ساخت و ساز، مثل بتن تقويت شده و... منجر شود؟

ابراهيم‌نيا: فرآيند بهبود و ايجاد محصولات جديد يك فرآيند مداوم است و به نظر مي‌رسد مصالح مبتني بر فناوري نانو در آينده بخش مهمي از صنعت ساخت و ساز را دربرگيرد

اصولا فناوري نانو در جهت بهبود مصالح كنوني و ارائه مصالح جديد به بازار و صنعت ساخت و ساز گام بر‌مي‌دارد. فناوري نانو علم مهندسي آگاهانه خواص و مواد و مصالح براي دستيابي به ويژگي‌هاي بهتر است. بنابراين احتمال از رده خارج شدن محصولات مرسوم و پركاربرد در صنعت بستگي به قدرت و فراگير بودن مصالح و محصولات جديد دارد. فرآيند بهبود و ايجاد محصولات جديد يك فرآيند مداوم است و به نظر مي‌رسد مصالح مبتني بر فناوري نانو در آينده بخش مهمي از صنعت ساخت و ساز را دربرگيرد. اين سهم لزوما مربوط به مصالح و مواد كاملا جديد نبوده و بيشتر مربوط به مصالح هوشمند و بهينه شده با فناوري نانوست. بنابراين همه مواد در كنار هم مي‌تواند سهمي از صنعت ساخت و ساز داشته باشند.

تاكنون چه كاربردهايي از نانو در صنعت ساختمان ما وارد شده است؟

در صنعت ساختمان ايران با توجه به اخبار و اطلاعات موجود فناوري‌هاي مختلفي ارائه شده‌ است، ولي گستره كاربرد و ميزان كاربرد هر محصول يا فناوري كاملا مشخص نيست. شيشه‌هايLow E يا طيف‌گزين كه مانع انتقال حرارت مي‌شود، انواع پوشش‌هاي ضد آب و لك‌نما و منسوجات براي ايجاد خاصيت ضد آب و لك روي مصالح، توليد و تحقيقات مختلف روي بتن‌هاي مستحكم شده و رنگ‌هاي عايق حرارت و ضد آب و ضد لك از جمله موارد كاربردي است. البته به اين موارد مي‌توان كاربردهاي ديگري همچون توليد و استفاده از لوله‌هاي بي‌صدا كه صداي حركت مواد و سيال درون لوله به بيرون انتقال نمي‌يابد، تصفيه‌كننده‌ها و تهويه‌هاي هوشمند با استفاده از فيلترهاي نانو، توليد آزمايشگاهي قير و آسفالت خود‌ترميم شونده و توليد و استفاده از آيروژل‌ها در رنگ عايق حرارت را هم اضافه كرد.

گذشته از كاربردهايي كه اشاره كرديد مطمئنا نانو تكنولوژي در زمينه ارتقاي محيط زيست هم مي‌تواند موثر باشد. لطفا درباره اين امكانات و مصاديق آنها در سازه‌ها بفرماييد.

در بحث ارتقاي زيست‌محيطي نيز محصولات بر پايه فناوري نانو هم‌اكنون در صنعت ساخت و ساز استفاده مي‌شود. هم‌اكنون مصالح تميزكننده هوا و كاهنده‌آلاينده‌ها در سطوح در معرض آلودگي‌ها به كار مي‌رود و نتايج بسيار خوبي مبني بر كاهش و حذف آلاينده‌ها توسط اين مصالح به‌دست آمده است. مهم‌ترين مصالح در اين زمينه بتن، سيمان و رنگ‌هاي فوتوكاتاليستي است كه به‌واسطه مكانيسم فوتوكاتاليست در سطوح حاوي نانوذرات اكسيدتيتانيوم موجب تجزيه مولكول‌هاي مضر آلاينده مانند انواع اكسيدنيتروژن و ازن مي‌شود. اين خاصيت در سطح و عمق مصالح سبب تجزيه ذرات و مولكول‌هاي آلاينده و توليد بخار آب مي‌شود و آلودگي‌هاي سطحي نيز در اثر عبور آب از روي سطح براحتي شسته و از سطح حذف مي‌شود. علاوه بر اين فناوري نانو از طريق افزايش عمر مصالح و افزايش استحكام مانع فرسودگي و تخريب سازه‌ها و صرفه‌جويي در مصالح و منابع معدني مي‌شود. ممانعت‌كننده‌هاي عايق نيز مانع اتلاف انرژي حرارتي در ساختمان‌ها مي‌شود كه از اين طريق ميزان انرژي مصرفي براي گرمايش و سرمايش كاهش مي‌يابد.

از كاربرد مواد نانويي براي رفع آلودگي فضاي محيط زندگي و كار هم صحبت شده است. اين چنين امكاني چگونه عملي مي‌شود؟

به‌طور كلي با استفاده از رنگ‌هاي نانويي آزادكننده يون منفي كه تاثير زيادي در ايجاد شادابي افراد و ايجاد فضاي فرحبخش دارد، مي‌توان در محيط كار فضاي مناسبي ايجاد كرد. از طرف ديگر استفاده از تصفيه‌كننده‌هاي هوا و سيستم‌هاي تهويه مبتني بر نانوفيلترهاي حذف‌كننده آلاينده‌ها در محيط كار موجب ايجاد فضاي مطبوع در محيط كار و زندگي مي‌شود. در محيط‌هاي صنعتي نانوفيلترها و تصفيه‌كننده‌هاي هوا مبتني بر فناوري نانو راندمان بالاتري براي حذف آلاينده‌ها و گرد و غبار دارند.





تاريخ : دو شنبه 22 خرداد 1391برچسب:, | | نویسنده : مقدم |