نانو ذرات در مصالح ساختمانی

7 ماه پیش
Rate this post

 

کاربرد نانو ذرات در مصالح ساختمانی

نانوذرات به عنوان ذرات بسیار ریز با قطر بین ۱ تا ۱۰۰ نانومتر تعریف می شوند. در دهه های اخیر، تحقیقات علمی گسترده ای در مورد کاربردهای مختلف نانو ذرات در ساخت و ساز، الکترونیک، لوازم آرایشی و پزشکی انجام شده است. مزایای استفاده از نانوذرات در ساخت و ساز بسیار زیاد است و خواص فیزیکی و شیمیایی خارق العاده‌ای را برای مصالح ساختمانی اصلاح شده نوید می‌دهد. در میان انواع مختلف نانوذرات، دی اکسید تیتانیوم، نانو لوله‌های کربنی، سیلیس، مس، خاک رس و اکسید آلومینیوم پرکاربردترین نانوذرات در بخش ساخت و ساز هستند.

مزایای استفاده از نانوذرات از طریق کاربردهای آن در مصالح، به ویژه در بتن معمولی، بتن آسفالت، آجر، الوار و فولاد بسیار زیاد است که در مقالات بعدی مجله خبری درباران به صورت اختصاصی هر کدام را توضیح خواهیم داد.

ویژگی‌های نانو ذرات

امروزه، فناوری نانو فرصت‌های بالقوه‌ای را برای ایجاد مواد بهتر با خواص پیشرفته برای استفاده در حوزه‌های کاربردی مختلف ارائه می‌دهد. اتم های درون نانوذرات به طور بی عیب و نقصی مرتب شده اند. بنابراین، هنگامی که ابعاد یک ماده از اندازه ماکرو به اندازه میکرو (نانو اندازه) متراکم می شود، تغییرات اساسی در خواص ماده رخ می دهد. ابعاد ریز نانوذرات منجر به انقلابی در فناوری نانو شده است که تأثیری اساسی بر صنایع آرایشی، ساختمانی، الکترونیک، تولیدی و پزشکی داشته است.

انواع نانو ذرات طبیعی

نانوذرات به طور طبیعی از طریق طیف وسیعی از مکانیسم‌های طبیعت که معمولاً قابل مشاهد نیز هستند به وجود آمده. تولید کنندگان عمده مواد نانوذرات شامل فوران های آتشفشانی، سطوح بیابانی و گرد و غبار ناشی از اجسام کیهانی می‌باشند. نانوذرات همچنین می‌توانند به طور طبیعی در محصولات غذایی وجود داشته که نمونه اصلی آن “میسل کازئین” است که در شیر پستانداران یافت می شود. فرآیند تولید شیر شامل توسعه مولکول های کازئین است. در طی این فرآیند، پروتئین کازئین ساختار میسل را در مقیاس نانومتری به خود می‌گیرد که در شیر به عنوان یک سوسپانسیون کلوئیدی وجود دارد.

 مصالح ساختمانی نانو

بتن نانو

اجزای اولیه بتن مورد استفاده در ساخت و سازهای مدرن شامل چسب‌های پایه سیمان پرتلند، آب و سنگدانه‌های درشت و ریز می باشد. برای اصلاح خواص بتن برای کاربردهای خاص، افزودنی‌های شیمیایی، مانند عوامل جذب کننده هوا و فوق روان‌کننده‌ها، در مقادیر کم اضافه می‌شوند. دوام بتن به اتصال بین حفره ها، سنگدانه ها و خمیر سیمان بستگی دارد. بنابراین، نانو مواد با خواصی مانند دوام و استحکام، در تولید بتن از اهمیت خاصی برخوردار هستند.

آسفالت نانو

آسفالت بتن (آسفالت) یک ماده کامپوزیتی است که برای پوشش سطح جاده ها، مسیرهای عبور و مرور و باند فرودگاه استفاده می شود. توانایی آن در تحمل حجم بالای بار ترافیکی به عنوان پوشش سطحی برای پایه جاده، آسفالت را به یک مصالح ساختمانی با ارزش تبدیل کرده است. مقاومت آسفالت در برابر دماهای بالا و پایین ضعیف است که منجر به ذوب شدن یا ترک خوردن آسفالت می‌شود در نتیجه اصلاح ویژگی‌های شکل‌پذیری و کشسانی مواد آسفالت را می‌توان با افزودن نانوذرات با محبوب‌ترین اصلاح‌کننده‌ها شامل استایرن-بوتادین-استایرن (SBS)، استایرن-بوتادین-لاستیک (SBR) انجام داد.

آجر نانو

آجر سال هاست که به عنوان مصالح ساختمانی مورد استفاده قرار می گیرد. ترکیب فعلی آجرها از ۵۰ درصد خاک رس تشکیل شده است و بقیه آجر خاکی از ماسه و سایر مواد دانه‌ای تشکیل می‌شود. با چسباندن این مواد به یکدیگر در دمای بالا، یک ماده مقاومت فشاری خوب تشکیل می‌شود که آجر خاکی را به یک مصالح ساختمانی خانگی تبدیل کرده است. با این حال، آجرهای خاک موجود استحکام فشاری خوبی از خود نشان نمی دهند. نانو رس‌ها به عنوان سیلیکات‌های معدنی لایه‌ای نانوذرات در نظر گرفته می‌شوند. نتایج آزمایشات نشان می دهد که گنجاندن ۵ درصد نانو رس می تواند مقاومت فشاری ۴٫۸ برابر آجرهای رسی معمولی را ایجاد کند. در طول عمر مواد آجری، اصلاح کننده نانو رس در مقایسه با آجرهای رسی معمولی به عنوان ماده پایدارتر غالب است.

از انواع دیگر نانو ذرات:

  • ملات
  • الوار
  • فولاد

در مقالات بعدی به هر یک از مصالح ذکر شده به صورت اختصاصی می‌پردازیم. با ما همراه باشید!

ممنون از توجه شما

منبع: ncbi.nlm

ترجمه و تهیه شده توسط تیم درباران

سفارش آنلاین درب در ایران

Rate this post
0

برخی از منابع مجله