تحدثنا في مقالات سابقة عن استخدام أنابيب الكربون النانوية في الصناعة، بما في ذلك صناعة البناء والتشييد، واليوم، مع تقدم تكنولوجيا النانو ، دخلت السوق منتجات مختلفة ذات خصائص فريدة. أحد المجالات التي أدى فيها إدخال تكنولوجيا النانو إلى التحسين وتوفير التكاليف هي صناعة البناء والتشييد. إن استخدام الجسيمات النانوية في مواد البناء لا يؤدي إلى تحسين الجودة فحسب، بل يضيف أيضًا خصائص جديدة إلى المواد التي يمكن استخدامها على نطاق أوسع.

على سبيل المثال، إضافة الجسيمات النانوية إلى الطلاء يزيد من مقاومة الخدش، والتنظيف الذاتي، ومضاد للبكتيريا والكهرباء الساكنة. تعتبر النظارات المضادة للضباب والمضادة للحريق والمضادة للانعكاس من المزايا الأخرى لوجود الجسيمات النانوية في الزجاج. تعتبر الأسطح العازلة للصوت والحرارة والرطوبة من المنتجات الأخرى المستخدمة على نطاق واسع في مجال البناء.

استخدام الجسيمات النانوية في واجهات المباني

تصنع واجهة المباني بشكل عام من المواد المعدنية (الخرسانة أو الطوب أو الحجر) والخشب والمعدن والزجاج. وبالإضافة إلى الجمال، يجب أن تتمتع أغطية الواجهات بقدرات أخرى مثل مقاومة الخدوش والتلوث والشقوق والأشعة فوق البنفسجية والحرائق.  

أحد تطبيقات الجسيمات النانوية الهندسية هو تغطية واجهات المباني مما يعطي خصائص مختلفة ومحسنة لواجهة المبنى. حاليًا، الجسيمات النانوية الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في طلاءات الواجهات هي جزيئات الفضة النانوية وثاني أكسيد السيليكون وثاني أكسيد التيتانيوم. ويمكن ذكر أهم فوائد استخدام الجسيمات النانوية في طلاء الواجهة الحماية من الأشعة فوق البنفسجية وإزالة الماء والتلوث (خاصية التنظيف الذاتي) وخصائص مضادة للبكتيريا.

ويعد ثاني أكسيد التيتانيوم أحد الجسيمات النانوية الأكثر استخدامًا على نطاق واسع لما يتمتع به من خصائص التنظيف الذاتي والمضادة للميكروبات، والتي لا يمكن تحقيقها إلا في وجود ضوء الشمس ومياه الأمطار. حتى الآن، تم الإبلاغ عن آليتين مختلفتين لعمل ثاني أكسيد التيتانيوم على الأسطح. تتمتع هذه الجسيمات بالقدرة على أكسدة وتقليل المركبات الممتصة على السطح وتمنحها أيضًا خصائص محبة للماء. إن إضافة جزيئات نانوية من ثاني أكسيد التيتانيوم إلى راتنج الطلاء يمنع التصاق التلوث والدهون الموجودة في الهواء على الأسطح.

يمتلك ثاني أكسيد التيتانيوم خصائص تحفيز ضوئي متأصلة. من خلال إشعاع ضوء الشمس على الأسطح التي تحتوي على جزيئات TiO 2 النانوية ، يتم إنشاء ثقوب إلكترونية، والتي في حالة التفاعل مع الماء تنتج جذور الهيدروكسيل الحرة وتزيل التلوث السطحي والدهون. أظهرت مرحلة الأناتاز لثاني أكسيد التيتانيوم نتائج تحفيز ضوئي أفضل بكثير من مرحلة الروتيل والبروكيت بسبب فجوة نطاقها الأعلى.

بالإضافة إلى خصائص التحفيز الضوئي، تتمتع جسيمات ثاني أكسيد التيتانيوم النانوية بالقدرة على إنشاء أسطح محبة للماء. تعمل هذه الجسيمات النانوية مع شبكة كريستال الأناتاس على إنشاء سطح محب للماء للغاية عن طريق تقليل زاوية التلامس إلى درجة واحدة. وفي هذه الحالة يكفي المطر فقط لحمل الغبار والتلوث على السطح مع الماء وتنظيف السطح. من الممكن صنع هذه الطلاءات باستخدام طرق طلاء مختلفة مثل ترسيب البخار الكيميائي (CVD) والسول جل والرذاذ والبلازما.

تطبيقات الجسيمات النانوية في مواد البناء

• تطبيق الجسيمات النانوية الخرسانية

الطريقة الأكثر اقتصادا والأمثل لزيادة قوة الشد والضغط للخرسانة هي إضافة جزيئات أكسيد المعادن النانوية مثل أكاسيد الحديد والسيليكون والألومنيوم والتيتانيوم. من المشاكل التي تواجه عملية تصنيع الخرسانة هو انفصال الجزيئات وعدم وجود ضغط موحد للخرسانة بسبب إطلاق الهواء بداخلها عن طريق الاهتزاز. يؤدي استخدام جزيئات الطين النانوية إلى تحسين خصائص الضغط الذاتي وتقليل النفاذية. تسبب هذه الجسيمات النانوية أيضًا مقاومة للضغط والشد والانحناء. إن استخدام جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم النانوية، بالإضافة إلى خصائص التنظيف الذاتي للخرسانة، يقلل من زمن الشك، ويملأ التجاويف الداخلية، ويحسن الخواص الميكانيكية للخرسانة من خلال زيادة كثافتها.

• تطبيق جزيئات الأسمنت النانوية

الأسمنت هو المادة الرئيسية المستخدمة في البناء، وبدونه تصبح عمليات البناء مستحيلة عمليا. ترتبط العديد من الأبحاث في مجال تكنولوجيا النانو في صناعة البناء بالأسمنت وآليات تقويته. تعتبر الأنابيب النانوية الكربونية خيارًا مناسبًا لتقوية المواد الأسمنتية نظرًا لقوتها العالية وصلابتها المتأصلة. أحد التحديات في مجال صنع هذا المركب هو التوزيع الموحد والمتجانس للأنابيب النانوية في حقل الأسمنت، والتي يمكن حلها باستخدام الفاعل بالسطح أو استخدام طاقة الموجات فوق الصوتية.

استخدام الجسيمات النانوية في البناء مرتفع جدًا، يمكنك الاتصال بخبراء تيماد كالا لمزيد من المعلومات حول كيفية استخدام الجسيمات النانوية في مواد البناء أو مزيد من المعلومات حول شراء مواد النانو.