نانو در صنعت ساختمان

ملزومات صنعت ساختمان
یکی از چالش‌های اصلی در صنعت ساخت و ساز، بازسازی ساختما‌ن‌های تجاری و مسکونی موجود از نظر کارایی انرژی است. به عنوان مثال تقریباً ۸۰ درصد ساختما‌ن‌های موجود بیشتر از دو برابر ساختما‌ن‌های جدید گرما مصرف می‌کنند. بنابراین، نیاز به مدیریت انرژی و سیستم‌های عایق حرارتی و همچنین منابع انرژی بهینه و تجدید پذیر (مانند فتوولتائیک) در سطح بالایی قرار دارد. چالش‌های دیگری که صنعت ساخت و ساز در آینده با آ‌نها مواجه می‌شود شامل موارد زیر است.

• ترکیب عملکردها و حفظ ارزش بخش‌های مختلف ساختمان، برای مثال نمای چندمنظوره، که دما و نور مطلوب را ایجاد می‌کند و همزمان در برابر خوردگی، حمله‌ی قارچ یا ضربات شدید از بنا محافظت می‌کند.
• برطرف نمودن نیازهای رو به رشد مشتریان (آسایش مشتری) در زمینه‌ی طراحی و آسایش مسکن و نیز حذف اختلالاتی همچون آلودگی، سرو صدا، رطوبت ‌یا بوی نا‌مطبوع.
• ایجاد ساز‌ه‌های ایمنی محور با توجه به افزایش خطرات زیست محیطی‌.
• صرفه جویی در انرژی و مواد اولیه با تولید مصالح ساختمانی ویژه و نیز ساخت و ساز و بهره‌برداری از زیرساخت‌ها و ساختما‌ن‌های مسکونی.
• اختصاص اولویت به آموزش و تحصیلات تکمیلی به عنوان پیش نیاز نوآور

فناوری نانو، می‌تواند مشارکت قابل توجهی را در پاسخگویی به این نیازها داشته باشد.
تأثیر فناوری نانو در صنعت ساختمان، عمدتاً در مراحل اولیه زنجیر‌ه‌ی ارزش به ویژه در حوز‌ه‌ی شیمی ساخت قابل توجه است.‌

• ‌مواد بتنی خود متراکم که به واسطه‌ی افزودنی‌های بهینه بر پایه عامل‌های پلیمر در مقیاس نانو ایجاد می‌شوند.
• ‌بتن با کارایی بالا (بتن فوق قوی) به واسطه‌ی بهینه سازی ساختار دانه
• ‌سیستم عایق بندی کارآمد از جنس نانو مواد متخلخل با رسانایی گرمایی حداقل و با انعکاس یکنواخت
• ‌رنگ نمای مقاوم در برابر کثیفی و آلودگی دارای ساختار نانو

کاربردهای فناوری نانو در صنعت ساختمان

مصالح ساختمانی سیمانی‌

افزایش مقاومت در بتن به ساختار بلورین آن بستگی دارد که اندازه آن تنها چند نانومتر است. در سا‌ل‌های اخیر و با شروع بهسازی مواد در حوزه مصالح ساختمانی سیمانی، نانو مواد به عنوان مواد مکمل در مصالح کاربرد دارد. فناوری نانو از طریق به کارگیری نانوپودرها به عنوان مواد مکمل در مخلوط سیمان باعث بهبود در مقاومت، استحکام و فرآیندپذیری مصالح شده و تغییر در خواص دیگری مانند حفاظت الکترومغناطیسی، محافظت گرمایی، کنترل هدایت حرارتی، تغییر رنگ و واکنش‌های کاتالیستی می‌شود.
از جمله مواد مکمل برای بهینه کردن خواص ملات بتن در مقیاس نانو می‌توان به اکسیدهای فلزی نانو مقیاس (برای مثال دی اکسید سیلیکون کلوئیدی) ‌یا کوپولیمرهای بلوکی‌ که به صورت تجاری تولید می‌شوند‌، اشاره نمود. با استفاده از دی اکسید سیلیکون کلوئیدی که اندازه ذرات آن به طور معمول در محدوده ۵ تا ۳۰ نانومتر است، استحکام و مقاومت بتن در برابر خوردگی اسیدی افزایش می‌یابد.
نمای بیرونی و بام ساختمان

فناوری نانو رو‌ش‌های زیادی برای بهبود خواص سطوح نمای ساختمان چه از نظر عملکرد و چه زیبایی عرضه می‌کند. با استفاده از نانو مواد، خواص سطوح در برابر آب و ذرات گرد و خاک (ذرات کثیف) با تنوع نسبتاً زیاد و به صورت دلخواه قابل تنظیم است، که از آن جمله می‌توان به سطوح آب دوست (‌Hydrophilic‌)، سطوح آبگریز (Hydrophobic) یا سطوح مقاوم در برابر روغن (‌Oleophobic‌) اشاره کرد.
استفاده از پودر تیتانیم دی اکسید در مقیاس نانو، اثربخشی لایه را افزایش می‌دهد و با توجه به کوچکی ذرات، از پخش نور جلوگیری می‌شود، بنابراین با استفاده از آن در جداره پنجر‌ه‌ها شفافیت مورد نیاز این پوشش تأمین می‌شود. در حال حاضر دامنه تولید سیستم پوششی فوتوکاتالیستی نسبتاً وسیع و شامل سطوح ابر آ‌بدوست است که در مثا‌ل‌های متنوعی چون آیینه، پنجر‌ه‌های خود تمیز شونده، قاب پنجر‌ه‌ها یا آجر (سفال) استفاده میشود.
عایق حرارتی

استفاده از عایق حرارتی در نمای خارجی، هم از نظر هزینه‌های سرمایه گزاری برای ساختمان‌سازی جدید و بازسازی ساختما‌ن‌ها و هم از نظر هزینه‌های عملیاتی از عوامل ضروری در اقتصاد ساختمان است. تنها در آلمان قریب به ۶ میلیارد متر مربع سطوح نما وجود دارد که تقریباً ۸۰۰ میلیون متر مربع از آن سطوح پنجره است و این در حالی است که بخش بزرگی از آن نیازمند بازسازی است. در اروپای غربی بازار عایق حرارتی در صنعت ساختمان تقریبا ۶ میلیارد یورو تخمین زده می‌شود.


پنجر‌ه‌ها و جدار‌ه‌ها

شیشه به دلیل شفافیت و مقاومت بالا با هر شکل و رنگی به عنوان مصالح ساختمانی برای پنجره و نما شناخته شده است. البته لکه دار شدن سریع، انعکاس نامطلوب و عملکرد بد آن به عنوان یک عایق حرارتی، از نکات منفی آن است. پوشش‌های نانویی این خواص منفی را به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌دهند و بدین وسیله زمینه‌های عملکردی جدیدی را برای نمای شیشه‌ای به ارمغان می‌آورد.

• بهبود حفاظت از حرارت با استفاده از پوشش‌های ذخیره کنند‌‌ه‌ی انرژی‌ (Low- E)
• شیشه ضد آفتاب ‌(حفاظت در برابر آفتاب) با استفاده از شیشه‌های رنگ متغیر (الکتروکرومیک)
• بهبود استفاده از نور روز با به کارگیری آرایش یکنواخت میکروآینه‌ای
• خود تمیز شوندگی با استفاده از پوشش فوتوکاتالیستی
• پوشش‌های ضد انعکاس با استفاده از لایه‌ی SiO2 نانو حفره

پوشش‌های ضد انعکاس

از پیشرفت‌های فناوری نانو در صنعت ساختمان و قابل عرضه در بازار، پوشش‌های ضد انعکاس برای شیشه‌های مسطح است که افزایش انتقال نور بیشتری دارند و برای نمونه در کلکتورهای خورشیدی و یا جداره شیشه‌های ساختمان کاربرد دارند. انتظار می‌رود که با این روش اتلاف انعکاسی نور (نوری که به‌ وسیله‌ی بازتابش به بیرون منعکس می‌شود) در پانل‌های شیشه‌ای به طور معمول از ۸درصد به ۲درصد کاهش می‌یابد.
پنجر‌ه‌های هوشمند‌
واژ‌ه‌ی پنجره هوشمند به پانل شیشه‌ای اطلاق می‌شود که بسته به نوع تأثیرات محیطی، خواص خود را خصوصاً در مورد انتقال نور می‌تواند تغییر دهد. بدین منظور از مواد کروموژنیک استفاده می‌شود که رنگ یا شفافیت خود را می‌تواند با توجه به محر‌ک‌های (عوامل) برگشت پذیر فیزیکی یا شیمیایی تغییر دهد.
این گونه شیشه‌ها می‌توانند به عنوان جایگزین برای انواع سیستم‌های سایه از قبیل سیستم‌های ضد تابش و پرد‌ه‌ها در نظر گرفته شود. شیشه‌های هوشمند از طریق فناور‌ی‌های مختلفی تولید می‌شوند که این فناور‌ی‌ها تا حد زیادی مبتنی بر استفاده از نانو مواد و سیستم‌های پوششی نانو مقیاس است.
انرژی و تکنیک‌های نورپردازی
فناوری نانو گزینه‌های متعددی برای افزایش بهره‌وری و توسعه رو‌ش‌های جدید تولید انرژی و تکنیک‌های نور پردازی در ساختمان ارائه می‌کند که برخی از این نمونه‌ها به شرح زیر است.

• دیودهای نوری ‌به عنوان تکنیک نور پردازی با بازده انرژی بالا برای کاربردهای ویژه در ساختمان (نور پردازی نما، نورهای راهنما، نورهای رنگی).
• مواد ارگانیک با توانایی بالا برای استفاده در تکنیک نورپردازی بر روی زیرلایه‌های انعطاف پذیر.
• سلو‌ل‌های خورشیدی رنگی با ویژگی شفافیت و زیبایی (تزیینی)، برای مثال در نماهای شیشه‌ای به عنوان جایگزینی برای سلو‌ل‌های خورشیدی پایه سیلیکون.
• پوسته‌های (غشا) نانو ساختار و کاتالیزورها، برای بازده‌ی بیشتر پیل‌های سوختی در بخش الکتریسیته و گرما و با استفاده از گاز طبیعی.

با توجه به مصرف کم انرژی، رنگ زیبا و ابعاد بسیار کوچک LED (که مبتنی بر پوشش‌های نیمه‌هادی در مقیاس نانو است)، معماران قادرند هنر خود را در نور پردازی ساختمان و طراحی نما در معرض عموم قرار دهند.
حفاظت در برابر آتش

فناوری نانو رو‌ش‌های متنوعی برای توسعه مواد ضد آتش (ضد حریق) و بهبود خواص آن و به عنوان جایگزین مواد آلاینده که در این زمینه استفاده می‌شده‌، عرضه می‌کند. نقطه عطف پژوهش‌ها، ذرات سیلیکات نانو ساختار هستند (نانو رس) که به عنوان پرکننده پلیمرها و برای بالا بردن خواص ضد آتش و مقاومت در برابر حرارت استفاده می‌شود. در ساختمان، پلیمرها در پوشش کابل‌ها، نقش مهمی را ایفا می‌کنند. برای مثال در فیوز، پریز برق و محفظه لامپ‌ها و …‌. خاصیت ضد حریقکامپوزیت‌های نانو رس نشانگر این مسأله است که هم اتلاف حرارت و توسعه دود به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد و همزمان ایجاد جرقه (جرقه زنی) به تعویق می‌افتد.از دیگر جنبه‌های کاربردی پوشش ضد حریق برای چوب، فلز، پلاستیک یا بتن است که توسعه آتش در مصالح به وسیله این نوع پوشش به تأخیر می‌افتد و مانع گسترش کنترل نشده آتش می‌شود.
در مورد جدار‌ه‌های شیشه‌ای نیز، فناوری نانو به بهبود عمل حفاظت در مقابل آتش (مقابله با آتش) کمک می‌کند.


دکوراسیون داخلی
در دکوراسیون داخلی، فناوری نانو برای هر نوع کارکردی، سطوح مناسب آن را ایجاد می‌کند. با استفاده از نانو ذرات اصلاح شده، پوشش‌های متنوعی را مي‌توان توليد کرد، که به شرح زیر است.

• پوشش ضد گرد و غبار
• پوشش‌های آبگریز
• پوشش‌های ضد اثر انگشت
• پوشش‌های ضد خراش
• پوشش‌های آنتی باکتریال
• پوشش‌های چند منظوره
• 
  
  
  زیرساخت

افزایش عمر مفید و کاهش هزینه‌های نگهداری و تعمیرات با منافع اقتصادی زیادی همراه خواهد بود. فناوری نانو، فرصتی را فراهم می‌کند تا نوآور‌ی‌های جدید در بخش احداث جاده، پل و نیروگاه برق به وقوع بپیوندد.
‌با استفاده از نانوسیلیس در بتن، برخی مواد افزودنی قلیایی مضر برای محیط زیست منسوخ خواهد شد و بتن با کیفیت و مقاومت بهتری به وجود خواهد آمد. این روش برای اجرا در ساختمان نیز مورد تایید است. هم اکنون نانو سیلیس در ساخت بتن‌های مقاوم به اسید برای بر‌ج‌های خنک کننده نیروگاه نیز به کار گرفته شده ‌که باعث بهبود ساختار و خواص شیمیایی بتن شده است. برای استفاده از بتن‌های مقاوم به اسید این بتن‌ها می‌توانند با هزینه معمول و پوشش‌های نگهدارنده آلی توليد شوند.
در بتن الیافی، مقاومت در برابر خوردگی افزایش یافته و انتقال نیرو و مقاومت اتصالات بین الیاف و ماتریس سیمان کاملاً افزایش می‌یابد. مقاومت ساختاری (مقاومت بار) و طول عمر این ترکیب با اثرات متفاوت پوشش به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. بدین ترتیب استفاده از آن در ساخت پل‌های دارای دهانه بزرگ، سالن‌ها، ساز‌ه‌های پوسته‌ای، ستو‌ن‌های متحمل بار زیاد و در زیر ساخت‌های ساز‌ه‌ای امکان می‌یابد.
فناوری نانو و پوشش‌های ساختمانی
نانو پوشش‌های ساختمان در سطوح داخلی و خارجی ساختمان‌ها ازجمله: سطوح شیشه‌ای، پلاستیكی، چوبی، فولادی، سنگی، آجری، كاشی، سرامیكی، سیمانی، بتنی ،مرمر،سنگ معمولی ،سفال استفاده می‌شوند. در این سطوح (سطوح هوشمند) كه عموما فوق آبدوست یا فوق آبگریز هستند واكنش‌ها روی سطح صورت می‌گیرد.
لازم به ذكر است كه نانو پوشش‌های ساختمان آنتی‌باكتریال بوده و برای سلامت انسان بی‌ضرر هستند.مهمترین مزیت های استفاده از نانو پوشش ها عبارت است از: ایجاد پوشش عایق مناسب،عدم نفوذ عوامل خوردگی به داخل این پوشش ها،افزایش مقاومت در برابر انتقال حرارت ،افزایش مقاومت در برابر عوامل خوردگی ،سایش وپوسیدگی وخاصیت خود تمیز شوندگی این سطوح.

نانو پوشش های سنگ وچوب

این نانو پوشش ها ی آنتی باکتریال، مقاوم در برابر آب، هوا، مواد ارگانیکی و غیر ارگانیکی هستند و یکی از پوشش های اصلی صنعت ساختمان به شمار می روند. نانو پوشش های سنگ و چوب ترکیباتی هستند که ضمن حفظ ظاهر اصلی سطح باعث عدم ایجاد چسبندگی در سطح شده و آب، چربی وسایرو آلودگی ها را از سطح دفع می کنند. ضمنا" نانو پوشش های سنگ وچوب برای سطوح سنگی نفوذ پذیرکه خاصیت مکندگی دارند نیز موارد استفاده بسیاری دارند. ترکیبات این نانو پوشش ها معمولا" شامل الماس، نقره، شیشه و سرامیک می باشند و باتوجه به موارد مصرف ممکن است متفاوت باشند، اما در اکثرآن ها فاز حامل آب والکل است وذرات آنها تا 300 درجه سانتیگراد مقاوم هستند.
مزیت های نانوپوشش های سنگ وچوب در پوشش سطوح منفذ دار، حفظ تنفس سطوح، حفظ سطوح در برابرعوامل محیطی، امکان تمیز شدن لکه ها ازجمله؛ چربی ها وروغن ها با آّب، جلوگیری از ایجاد کپک، جلبک و مشابه آنها و محافظت سطوح دربرابررطوبت وفساد میکروبی ،ظاهرواضح وافزایش کیفیت وکارایی سطوح وکف های چوبی درساختمان ها،پایداری دربرابراشعه فرابنفش وانواع ویژگی های ظاهری ازقبیل سختی ومقاومت دربرابرآتش می باشد.
استفاده از نانوپوشش ها در جهت بهبود خواص و افزایش عمر سنگ و چوب از کاربرد های فناوری نانو درحوزه ساختمان است. درخت های بزرگ اطراف ساختمان ها با به جا گذاشتن آثار خود برروی سطوح ساختمان ها باعث می شوند نمای ساختمان ها به مرور زمان رنگ سبز درختان رابه خود گرفته و برای تمیز کردن آن ها می بایست ازابزار تمیزکننده با فشارهای قوی استفاده شود، اما این عمل نیز باعث می شود پس از چند ماه درسطح ساختمان چسبندگی بیشتری ایجاد شود و سریع تر وراحت تراز قبل کثیفی ها رابه خود جذب کنند دراین گونه موارد نیز استفاده از با نانوپوشش های سنگ وچوب ضروری به نظر می رسد. همچنین این نانو پوشش ها باعث می شوند که ساختمان ها یی که دارای باغچه هستند و مجسمه های اطراف آن ها از تاثیرات محیطی محفوظ مانده و به مرورزمان در رنگ آن ها تغییری ایجاد نشود.
افزایش کارایی مصالح وکاهش مصرف ماده خام وانرژی موجب استفاده از فناوری نانو در صنعت ساختمان شده است .ازمزایای استفاده از این فناوری می توان به افزایش کیفیت مصالح ،صرفه جویی در مصرف انرژی و بهتبع آن صرفه جویی اقتصادی اشاره کرد
بتن گازی وماسه سنگ هایی که ساختار سفید رنگی دارند واغلب در آتلیه ها و ایوان ها به کار می روند، کثیفی ها وچربی ها را جذب کرده وظاهر آنها خیلی سریع به صورت نامطلوبی تغییرمی کند. در این شرایط استفاده ازتمیز کننده های بافشار بسیار قوی نیز کارساز نمی باشد. اما در صورت استفاده از نانو پوشش های سنگ وچوب درحالی که به سطح اجازه تنفس داده می شود، باعث عدم نفوذ مواد به سطح می شوند، بدین ترتیب رنگ وساختار اصلی سطح حفظ می شود.
نانوپوشش های چوب، علاوه بر استفاده در سطوح چوبی معمولی برای سطوح چوبی جلادار وسطوح چوبی رنگ شده هم مورد استفاده قرارمی گیرند. درسطوح چوبی جلادارسه ماه پس ازاعمال جلا مورد استفاده قرارمی گیرند وبرای سطوح چوبی رنگ شده ازنانوپوشش های چند منظوره استفاده می شود.
گچ،آجر و سیمان متاثر از فناوری نانو
یکی از مشکلات اساسی گچ ها ،آجرها ،یا سیمان های رایج،خاصیت جذب بالای آن هاست که موجب می شود این مواد بسترهای بسیارخوبی برای نوشته ها یا نقاشی هایی باشند که به زیبایی نمای ساختمان ها آسیب می زند.برای غلبه بر این مشکل ،می توان از روکش های مبتنی بر فناوری نانو استفاده کرد که با ایجاد محافظت دایمی ،از نفوذ رنگ به داخل دیوار جلوگیری می کند .این روکش از دوجزء تشکیل می شود که پس از اعمال شدن روی دیوار ،باهم واکنش می دهند وپس ازآن هر نوشته یا نقاشی روی این سطح به راحتی تمیز می شود.
ساختمان هایی که با سیمان های الیافی ساخته می شوند پس از مدتی به منبع لکه وکثیفی تبدیل می شوند. سیمان استفاده شده درنمای ساختمان ها، کثیفی ها و کپک ها رامکیده و ب اتاثیر نور خورشید آنها را بخوبی در داخل ماتریس جایگزین می کند و دورکردن این لکه ها وکثیفی ها کار بسیار مشکلی است. استفاده ازنانوپوشش های سنگ وچوب که در بالا ذکر شد،در نمای ساختمان باعث عدم نفوذ کثیفی ها، باکتری ها وغیره به داخل ماتریس می شوند و ظاهر اولیه نما را به خوبی حفظ می نمایند.
نانو پوشش های شیشه

ازجمله کاربردهای فناوری نانو مرتبط با تولیدات شیشه ای ،می توان به پوشش های خود تمیز شونده وجلوگیری کننده ازتشکیل مه اشاره داشت. مشکل آلودگی سطوح مخصوصا درمورد سطوح با انرژی بالا همانند شیشه که تمایل به جذب مولکول های دیگر دارند ،فراگیر است .راهبرد ارائه شده توسط فناوری نانو ،نانو کامپوزیت های آلی /معدنی هستند که ویژگی های پلیمری پرفلوئوره (همانند تفلون) ایجاد می کنند.معمولا زمانی که زاویه تماس آب بالای 100درجه است،ویژگی دفع روغن وآب افزایش می یابد .این ویژگی در سطوح نچسبی همانند تابه های نچسب (تفلون )مورد استفاده قرار می گیرد.
نانو پوشش های شیشه در صنایع ساختمان واتومبیل بیشترین کاربرد را دارند، در ادامه به برخی ازکاربرد های آنها در صنایع ساختمانی اشاره شده است.

شیشه های خود تمیز شونده

این نوع نانو پوشش ها، باضخامت چند نانومتر در سطح شیشه یک فیلم آب دوست تشکیل می دهند، سطح هیدروفیل آنها از تاثیر نور خورشید یک فوتوکاتالیست تشکیل داده وآب جمع شده در سطح، درمقابل نیروی جاذبه زمین میزان آب/ هوا را برروی خود افزایش داده وبدین ترتیب آب جمع شده در سطح تماما" پخش شده وبخودی خود امکان تمیز شدن رابوجود می آورد.
نانوپوشش های استفاده شده برروی شیشه پس از شش هفته خاصیت خود تمیزشوندگی را از خود نشان می دهند. بنا به گفته متخصصین نانوذرات TiO2 موجود در این نانو پوشش ها دارای دو خاصیت است ؛ یکی از آن ها فوق العاده هیدروفیل بودن آن است، دیگر آن که دارای خاصیت ضد عفونی کنندگی است، زیرا TiO2 قادربه شکستن وتجزیه آلاینده های آلی است. این تاثیرپس ازگذشت چند هفته در شیشه ایجاد می شود، زیرا تیتانیوم دی اکساید باید در داخل ماتریس شیشه جایگزین شده و شیشه ها را از کثیفی های موجود رها کرده وسپس کثیفی های محیط رابه صورت کاتالیتیک تجزیه نموده واز بین ببرد. خاصیت پخش شوندگی مساوی آ ب در سطح باعث می شود بدون اینکه لکه‌ای باقی بماند سطح ازکثیفی‌ها عاری شود.

شیشه های کنترل کننده انرژی

این نوع شیشه ها ضمن دارابودن تنوع دررنگ وسایر خصوصیات، قادرند باکاهش شدید امواج ماوراء بنفش ومادون قرمز عبوری وتنظیم عبور نورمرئی، در زمستان تا 85درصد ودر تابستان تا 80درصد از هدر رفتن انرژی داخل ساختمان جلوگیری کرده ودر صرفه جوئی مصرف انرژی، نقش بسزائی داشته باشند.
شیشه های محافظ در برابر آتش
شیشه های محافظ دربرابر آتش نیز یکی دیگراز دستاوردهای فناوری نانو است. این محصول از طریق قراردادن یک لایه شفاف محتوای نانو ذرات سیلیس (SiO2) درمیان دو صفحه شیشه ای ساخته می شود که در هنگام گرم شدن شیشه این لایه شفاف تبدیل به محافظی سخت، تیره ومقاوم دربرابر آتش می شود.

مواد محکم تر و سبک تر
همان طور که می دانید یکی از مواد تشکیل دهنده ی بتن معمولی، سیلیکا است. چنانچه در تولید این بتن از ذرات نانومتری سیلیکا استفاده شود، بتن به دست آمده، بسیار چگال تر خواهد بود. در نتیجه، بتن در برابر نفوذ آب مقاوم تر بوده و طول عمر و دوام بیشتری پیدا خواهد کرد. استفاده از نانولوله های کربنی و نانوذرات رس در بتن و سایر مصالح ساختمانی نیز می تواند به تولید مواد
محکم تر و سبک تر کمک کند. از دیگر مزایای این مواد استفاده ی ساده تر آنها و مقاومت بیشترشان در برابر شوک هایی چون زلزله است.

سنجش آسیب
با استفاده از فناوری نانو می توان حسگرهای سنجش آسیب تهیه و در مصالح ساختمانی تعبیه نمود. این حسگرها می توانند زمان آسیب دیدگی مواد و یا تحت فشار یا کشش قرار گرفتن آنها را تشخیص دهند. علاوه براین، با این حسگرها می توان تغییرات دمایی و اثر آن بر ساختمان را به نمایش درآورد.


پوشش های سقف
پوشش دهی سقف، شرایط خاصی را می طلبد؛ در واقع پوشش سقف باید به صورتی باشد که تحمل مقاومت در برابر دماهای زیاد و اثرات رطوبت و سرمازدگی را داشته باشد. پوشش های نانو با عنوان "سقف بیونی"، ترکیبی با کیفیت بالا هستند که در برابر شرایط محیطی و آب و هوایی از سقف خانه محافظت می کنند. ممانعت از ورود آب، نفوذ ناپذیری در مقابل بخار آب، انعکاس بیش از 90 درصد نور خورشید، استفاده از رنگ های متداول سقف، ابقای خاصیت الاستیک حتی در دماهای پایین، قابلیت اشتعال پایین، مقاومت در برابر اشعه فرابنفش و تغییرات آب و هوایی از مهم ترین خصوصیات این محصول می باشند.
مواد نانوکامپوزیت
نانوکامپوزیت ها موادی هستند که ذراتی در مقیاس نانو را در قالب مواد استانداردی مانند پلیمر ها ترکیب می کنند. پلیمر به جسمی گفته می شود که از ترکیب مواد مشابه و از تکرار واحد های ساختمانی یکنواخت ایجاد شده باشد. با ترکیب نانو ذرات می توان به ویژگی های خاصی دست یافت، یعنی می توان استحکام مکانیکی، دوام و رسانایی الکتریکی و گرمایی را بر حسب نیاز تغییر داد. مزیت نانوذرات این است که حتی اضافه کردن مقدار زیادی از این مواد، وزن ماده مورد نظر را ۵/۰ تا ۵ درصد افزایش می دهد که این مقدار تا حدی قابل چشم پوشی است. تا کنون نانو کامپوزیت های کمی وارد مرحله تجاری شده اند و بیشتر آنها هنوز در مرحله آزمایش و بررسی قرار دارند. نانوکامپوزیت هایی که شامل نانو ذراتی مانند فیلترها، نانوتیوب ها ونانو فیبرهای کربنی و گرافیت می شوند، استفاده گسترده ای در صنعت پلاستیک دارند.

• نحوه عمل کرد نانوکامپوزیت

نسبت سطح به حجم نانوذرات بسیار بزرگ است و این امر باعث می شود که خواص آنها به میزان چشم گیری تغییر کند . همچنین این خصوصیت ترکیب نانو ذرات با مواد حجیم را متفاوت می کند. بنابراین کامپوزیت می تواند با توجه به عناصر سازنده آن به کرات بهبود یابد .

• کاربردهای کنونی نانوکامپوزیت

پلاستیک های نانوکامپوزیت موارد استفاده متفاوتی دارند برای مثال می توان از خازن های لایه نازک در تراشه های کامپیوتری استفاده کرد. از الکترولیت های پلیمر جامد در انواع باطری ها، موتور های اتومبیل، مخازن سوخت و بسته بندی مواد غذایی استفاده می شود که دو مورد آخر موارد استفاده بیشتری دارند. اگر نانوکامپوزیت نسبت هزینه به کارایی قابل قبولی داشته باشد می تواند نقش بنیادینی در صنعت خودرو سازی ایفا کند .
برخی از نکات موجود در استفاده ار نانوکامپوزیت به شکل تجاری به شرح زیر است:

• توسعه موادی حجم وسیع تر با هزینه کمتر
• تولید موادی با هزینه کمتر و کارایی بیشتر
• توسعه سریع تر و کم هزینه تر از روش های تحلیلی
• · تسلط بر علم جریان و تغییر شکل ماده در کامپوزیت های پلیمری
• افزایش استحکام بدون افزایش حجم
• پیشگویی مدل سازی جهت/جریان

مواد نانو کامپوزیت بر پایه پلیمر (ماتریس پلیمری) اولین بار در سالهای 70 معرفی شده اندکه از تکنولوژی سول - ژل جهت انتشار دادن ذرات نانو کانی درون ماتریس پلیمر استفاده شده است .
هرچند تحقیقات انجام شده در دو دهه گذشته برای توسعه تجاری این مواد توسط شرکت تویوتا در ژاپن در اواخر سالهای 80صورت گرفته است، ولی رشته نانو کامپوزیت پلیمر هنوز در مرحله جنینی و در آغاز راه می باشد. در این شرایط نانو آلومینا، بهترین ساختار نانوئی است که افق جدیدی را در صنعت سرامیک نوید می دهد. زیرا کاربرد این مواد پدیده ای است که از نظر مکانیکی، الکتریکی و خواص حرارتی به طور مناسب دارای تعادل بوده و در رشته های مختلف کاربرد دارد . از جمله می توان به چند نمونه اشاره کرد
• تکنولوژی نانوفلز آرتوناید که اخیراً به طور تجاری، الیاف نانویی آلومینا، انقلابی در رشته سرامیک بوجود آورده است .
• ذرات نانویی غیر فلز مانند: نانوسیلیکا، نانوزیرکونیا و مواد دیگر اصلاح کننده سرامیک ها.

نانوذرات رس

برخی از انواع نانوذرات درچسب های (ملات های) مختلف ونحوه تاثیر آنها برروی ویژگی های کلیدی مرتبط با فرسایش بتن، مانند ممانعت ازانتقال یون های کلر، مقاومت دربرابر دی اکسید کربن، پخش بخار آب، جذب آب وعمق نفوذ هدایت می شوند. نوعی حلال متشکل از رزین اپوکسی باوزن ملکولی پایین ونانوذرات رس، نتایج امیدوارکننده ای را در این زمینه نشان داده است .
نانوذرات اکسید آهن یا هماتیت
درصورت اضافه نمودن نانوذرات اکسید آهن به ماتریس بتن علاوه بر افزایش مقاومت بتن، پایش سطوح تنش بتن را ازطریق اندازه گیری مقاومت الکتریکی برشی امکان پذیر می سازد .
نانوذرات دی اکسید تیتانیوم
نانوذرات دی اکسید تیتانیوم هم برای بهبود ویژگی های بتن در نمای ساختمان ها به عنوان پوشش بازتاب کننده مورد استفاده قرار می گیرد. این نانو ذرات ازطریق واکنش های فوتوکاتالیستی قوی قادر به شکستن و تجزیه آلاینده های آلی، ترکیبات آلی فرار وغشای باکتریایی هستند، به همین جهت برای ایجاد خاصیت ضد عفونی کنندگی به رنگ ها، سیمان ها وشیشه ها اضافه می شوند. بتن حاوی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم دارای رنگ سفید و درخشندگی خاصی است و این درخشندگی رابطور موثری حفظ می نماید. درحالی که ساختمان های ساخته شده بابتن معمولی فاقد چنین ویژگی هستند.
حسگرها
حسگرها ی مبتنی برفناوری نانو نیز می توانند به نوبه خودکاربردهای زیادی در سازه های بتنی داشته باشند، برای کنترل کیفیت ودوام بتن، این حسگرها می توانند برای هدف های مختلفی نظیر، اندازه گیری چگالی، میزان افت بتن، پارامترهای موثر دردوام بتن مانند، دما، رطوبت، غلظت کلر، پی هاش، دی اکسیدکربن، تنش، خوردگی میلگردها وارتعاش طراحی شوند .
فولاد
فولاد یکی از فلزات بسیار مهم در صنعت ساخت وساز است. تحقیقات نشان داده است اضافه نمودن نانو ذرات مس به فولاد از ناهمواری های سطحی فولاد می کاهد و درنتیجه تعداد عوامل افزایش دهنده تنش ودر نهایت ترک خوردگی های ناشی از خستگی سازه هایی مانند پل ها و برج ها، که در آنها بارگذاری به طور متناوب انجام می گیرد رامحدود می سازد. سیمان
اخیراً تولیدکنندگان سیمان دریافته‌اند که کاهش اندازه ذرات سیمان تا ابعاد نانو مقیاس، موجب تسریع در سفت شدن آن می‌شود، لذا گروهی از محققان سوئیسی با استفاده از روش فاز گازی و سنتز به شیوه تزریق شعله‌ای، به روشی برای آماده‌سازی مستقیم و تک مرحله‌ای نوعی سیمان نانوذره‌ای از جنس نانوذرات سیلیکات کلسیم (همان ترکیب سیمان پورتلند معمولی) دست یافته‌اند که واکنش‌پذیری اولیه آن ده برابر بیش از سیمان‌هایی است که به روش‌های معمولی تهیه شده‌اند، البته این سیمان بسیار متخلخل بوده و پایداری‌اش نسبت به سیمان‌های معمولی کمتر است و هنوز برای کارهای ساختمانی مدرن که مستلزم تحمل بار زیاد است، مناسب نیست. این نانوسیمان برخلاف سیمان پورتلند معمولی، متناسب با دمای محیط واکنش، نانوذراتی با اندازه‌های مختلف (به‌طور متوسط یک سوم ذرات مشابه در سیمان معمولی) دارد، همچنین اندازه کوچک این ذرات موجب تغییر کامل رفتار هیدراسیون این سیمان شده و در نتیجه ضمن حفظ همان واکنش‌های ترمودینامیکی، واکنش‌های سینتیکی متفاوتی را خواهد داشت. دانشمندان امیدوارند به‌رغم تخلخل بالای این مواد، بتوان با توجه به واکنش‌پذیری اولیه بسیار خوبی که دارند، کاربردهای جدیدی را به‌ویژه در مواردی که کوتاه بودن زمان سفت شدن حائز اهمیت است، به وجود آورن . هم‌اکنون از این نانوسیمان متخلخل در نوسازی یا عایق‌کاری کاربردهایی که نیاز چندانی به استحکام در برابر فشردگی ندارند و ترکیب آنها با مواد معمولی به بهبود سخت شدگی آنها کمک می‌کند، استفاده می‌شود، همچنین این سیمان در کاربردهای هزینه‌بر کوچک‌مقیاس به‌ویژه اتصالات ساختمانی یا به‌صورت ترکیبی با فرمو‌ل‌ها موجود که به تسریع کار آنها کمک می‌کند نیز کاربرد دارد .
نانو لوله ها


معمولاً الیاف برای مسلح کردن و اصلاح عملکرد مکانیکی بتن بکار برده می شوند. امروزه از الیاف فلزی، شیشه ای، پلی پروپلین، کربن و . . . در بتن برای مسلح کردن استفاده می شود و لیکن تحقیقات روی بتن مسلح شده توسط نانو لوله کربنی انتشار نیافته است تا بتوان از نتایج آن برای مسلح کردن به وسیله نانو لوله ها استفاده کرد . نانو لوله کربنی توسط سومیو لیجیما در سال 1991 کشف شده است و کارهای بسیاری بر روی ساختار نانو در بخش فیزیک کوانتوم انجام یافته است بطوری که تحقیقات نوین بر روی تکنولوژی و مهندسی نانو در سطح جهانی نقش اساسی و اصلی بازی می کند. کربن 60 و نانو لوله های نوین دارای ساختاری هستند که آنها را از فولاد قوی تر و بسیار سبک می کند به طوریکه می توانند خمیدگی و کشش را بدون شکستن تحمل نمایند و در آینده جایگزین الیاف کربن خواهند شد که در کامپوزیت ها به کار برده می شوند. نانو لوله ها با توجه به تحقیقات انجام شده در مرکز تحقیقات بتن، دارای مقاومت کششی بیش از هر نوع الیاف بتنی شناخته شده می باشند و نیز نانو لوله ها خواص ویژه قابل ملاحظه حرارتی و الکتریکی از خود نشان می دهند، به طوریکه هادی بودن حرارت آنها بیش از دو برابر الماس و هادی بودن الکتریکی آنها در حدود 1000 برابر فلز مس می باشد. نانو لوله ها طبقه جدیدی از محصولات می باشند که انقلابی جدید در زمینه مصالح و مواد پیشرفته را بوجود آورده اند. یک نسل جدید از نانو کامپوزیت های چند منظوره می توانند به عنوان نانو لوله های کربنی در نقش الیاف مسلح کننده مناسب آن مواد مورد استفاده قرار گیرند. بنابراین نانو لوله های کربنی از اجزای کلیدی بدست آوردن هدف اصلی ذکر شده در فوق به عنوان مصالح ساختمانی با عملکرد بالای چند منظوره، بازی می کنند .

نانوپوشش های سنگ وچوب

این نانوپوشش ها ی آنتی باکتریال، مقاوم در برابر آب، هوا، مواد ارگانیکی و غیر ارگانیکی هستند و یکی از پوشش های اصلی صنعت ساختمان به شمار می روند. نانو پوشش های سنگ وچوب ترکیباتی هستند که ضمن حفظ ظاهر اصلی سطح باعث عدم ایجاد چسبندگی در سطح شده و آب، چربی و سایر آلودگی ها را از سطح دفع می کنند. ضمناً نانو پوشش های سنگ وچوب برای سطوح سنگی نفوذ پذیرکه خاصیت مکندگی دارند نیز موارد استفاده بسیاری دارند. ترکیبات این نانو پوشش ها معمولاً شامل الماس، نقره، شیشه و سرامیک می باشند و باتوجه به موارد مصرف ممکن است متفاوت باشند، اما در اکثرآن ها فاز حامل آب والکل اس ت وذرات آنها تا ۳۰۰درجه سانتیگراد مقاوم هستند.
مزیت ها
• پوشش سطوح منفذ دار
• حفظ تنفس سطوح
• حفظ سطوح در برابرعوامل محیطی
• امکان تمیز شدن لک ها ازجمله چربی ها وروغن ها با آّب
• جلوگیری از ایجاد کپک جلبک و مشابه آنها و محافظت سطوح ازتاثیرنم وکثیفی ها

• موارد مصرف

پوشش های سنگ وچوب، علاوه بر استفاده در سطوح چوبی معمولی برای سطوح چوبی جلادار وسطوح چوبی رنگ شده هم مورد استفاده قرارمی گیرند. درسطوح چوبی جلادارسه ماه پس ازاعمال جلا مورد استفاده قرارمی گیرند وبرای سطوح چوبی رنگ شده ازنانوپوشش های چند منظوره استفاده می شود. ساختمان هایی که با سیمان های الیافی ساخته می شوند پس از مدتی به منبع لکه وکثیفی تبدیل می شوند. سیمان استفاده شده درنمای ساختمان ها، کثیفی هاوکپک ها رامکیده وباتاثیر نورخورشید آنها رابه خوبی درداخل ماتریس جایگزین می کند و دورکردن این لکه ها و کثیفی ها کار بسیار مشکلی است. استفاده ازنانوپوشش های سنگ وچوب درنمای ساختمان باعث عدم نفوذ کثیفی ها، باکتری ها وغیره به داخل ماتریس می شوند وظاهر اولیه نما را به خوبی حفظ می نمایند. درخت های بزرگ اطراف ساختمان ها با به جا گذاشتن آثار خود برروی سطوح ساختمان ها باعث می شوند نمای ساختمان ها به مرور زمان رنگ سبز درختان رابه خود گرفته وبرای تمیز کردن آن ها می بایست ازابزارتمیزکننده بافشارهای قوی استفاده شود، اما این عمل نیز باعث می شود پس از چند ماه درسطح ساختمان چسبندگی بیشتری ایجاد شود و سریع تر وراحت تراز قبل کثیفی ها رابه خود جذب کنند دراین گونه موارد نیز استفاده از با نانوپوشش های سنگ وچوب ضروری به نظر می رسد .
بتن گازی و ماسه سنگ هایی که ساختار سفید رنگی دارند واغلب در آتلیه ها و ایوان ها به کار می روند، کثیفی ها وچربی ها را جذب کرده وظاهر آنها خیلی سریع به صورت نامطلوبی تغییرمی کند. در این شرایط استفاده ازتمیز کننده های بافشار بسیار قوی نیز کارساز نمی باشد . اما در صورت استفاده از نانو پوشش های سنگ وچوب درحالی که به سطح اجازه تنفس داده می شود، باعث عدم نفوذ مواد به سطح می شوند، بدین ترتیب رنگ وساختار اصلی سطح حفظ می شود .
همچنین استفاده ازنانوپوشش های سنگ وچوب باعث می شوند ساختمان ها همراه با باغچه ها و مجسمه های اطراف آن ها از تاثیرات محیطی محفوظ مانده و به مرورزمان در رنگ آن ها تغییری ایجاد نشود .

رنگ نانو عایق
رنگ نانو عایق محصولی است که با کمک فناوری نانو موفق شده است در عین برآورده ساختن مسائل زیست محیطی، عایق کاری حرارتی با پوشش لایه نازک را به همراه محافظت از خوردگی و مقاومت در برابر رطوبت و رشد کپک و قارچ، یکجا به ارمغان آورد.
استفاده از رنگ نانو عایق در ساختمان می تواند تا 40% موجب کاهش هزینه های سیستم های گرمایشی و سرمایشی شود. همچنین رنگ نانو عایق موجب افزایش عمر تاسیسات ساختمان می گردد و در یک دوره میان مدت باعث کاهش هزینه های ساختمان از جمله رنگ آمیزی مجدد، هزینه های ناشی از صدمات رطوبت، نم و رشد کپک و قارچ و در نهایت هزینه های مربوط به مصرف انرژی می گردد.

• مشخصات

1: رنگ آمیزی و عایق کاری دیوارها ، کف ، سقف و بام ساختمان
2: کاهش مصرف انرژی و اصلاح الگوی مصرف
3: صرفه جویی حداقل 40 درصد در مصرف انرژی سرمایش و گرمایش
4: رنگ پایه آب، بدون نیاز به حلال و دوستدار محیط زیست
5: پوشش ضد نم و رطوبت، آب گریز، مقاوم در برابر نفوذ باران و رطوبت محیط
6: قابل استفاده در نمای بیرونی و بام ساختمانها به دلیل مقاومت بسیار بالا در شرایط جوی مختلف
7: با چسبندگی بالا بر روی سطوح فلزی، چوبی، گچی، سیمانی، بتنی، گالوانیزه و سایر سطوح
8: دارای قابلیت تنفس رنگ و پوشش به میزان
9: قابل شستشو با آب و صابون و راحتی تمیز نمودن سطح
10: مقاوم در برابر رشد باکتری ها،کپک و قارچ
11: قابلیت استفاده به صورت بی رنگ (شفاف) متناسب با جنس سطح
12: با 1600 طیف رنگی، جایگزین بسیارمناسب رنگ
13: ضد اشعه UV خورشید
14: دمای مناسب جهت اعمال پوشش: 10 تا 50 درجه سانتیگر
نانو عایق پتویی
نانو عایق پتویی انقلابی در عایق کاری صنعتی محسوب می گردد. این عایق قابل انعطاف بوده و ظاهری شبیه به پتو دارد و از الیاف مخصوص و سلیکاژل طی فرآیندی خاص، در دما و فشار بحرانی و با استفاده از فناوری نانو تهیه شده است. این عایق با ضخامتی در حد میلیمتر و بسیار سبک می تواند در بازه دمایی 265- درجه سانتیگراد تا 650 درجه سانتیگراد به عنوان یک عایق حرارتی و برودتی به کار رود .