تحقیق فناوری نانو و کاربرد آن در بتن و فلزات

تعداد صفحات: ۴۰ | قابل ویرایش

فهرست منابع

چکیده

نانو تکنولوژی یکی از زمینه های تحقیقی بسیار با اهمیت و فعال در عصر حاضر است که عرصه های عظیمی از دانش از جمله صنعت ساختمان را احاطه نموده است. بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی مصالح ساختمانی با استفاده از فناوری نانو پیشرفت های عظیمی را در صنعت ساختمان ایجاد نموده است و با طراحان و مهندسان امکان ایجاد ساختمان هایی پایدار و همساز با طبیعت را داده است.

در این زمینه دو ماده عمده ساختمانی یعنی فلزات و بتن اهمیت ویژه ای دارند. بهبود خواص مکانیکی و سختی آلیاژها با استفاده از فناوری نانو و همچنین امکان تولید بتن هوشمند و پوششهای سیمانی انعطاف پذیر، خود پاک شونده، خود تعمیر شونده و بتن نیمه شفاف از دستاوردهای عمده این تکنولوژی می باشند.

کلید واژه ها:

فناوری نانو، نانو لوله، نانو کامپوزیت، نانوبتن، نانو سیمان، نانو فلزات.

تعریف

واژه نانو در زبان یونانی به معنای کوتوله و معادل یک میلیاردم می باشد یعنی ۸۰۰۰۰ بار نازکتر از ضخامت یک تار مو. تکنولوژی یا به عبارتی فناوری مادون ریز یعنی تکنولوژی اتمها.

تکنولوژی معاصر در مسیری قرار گرفته است که در آن مواد از ترکیب دانه های مادون ریز قابل تشخیص با خواص مشابه یا متفاوت با اندازه‌هایی در حد نانو تولید می شود و این همان روشی است که بر طبیعت در زمینه تولید مواد حاکم است.

آزمایشات و تحقیقات مربوط به نانو تکنولوژی از ابتدای دهه هشتاد قرن بیستم به طور جدی مورد توجه قرار گرفت اگر چه عمده دستاوردهای این فناوری و توجه گسترده بین المللی به آن مربوط به دهه اول قرن بیست و یکم می باشد. نانو تکنولوژی یک فرآیند مولکولی است همانند طبیعت که مجموعه ها را به طور خودکار مولکول به مولکول ساخته و روی هم مونتاژ می نماید.

فناوری نانو یک فرآیند عام و فراگیر در زمینه های گوناگونی تکنولوژیکی معاصر است. این فناوری در حوزه های مختلف از غذا دارو تشخیص پزشکی و بیوتکنولوژی تا الکترونیک کامپیوتر ارتباطات حمل و نقل انرژی محیط زیست مواد هوا فضا و امنیت ملی گامهای موثری برداشته است کاربردهای وسیع این عرصه از تکنولوژی به همراه پیامدهای اجتماعی سیاسی و حقوقی آن این فناوری را به عنوان یک زمینه فرا رشته ای مطرح نموده است.

اهمیت و ضرورت به کار گیری فناوری نانو

استفاده از فناوری نانو در صنعت ساختمان در راستای دستیابی به پایداری در معماری به عنوان یکی از اصول کلیدی معماری معاصر جهان در جهت همسویی با چرخه طبیعی زیست و همچنین دستیابی به عملکرد بالا در بناها می تواند راهگشا باشد.

فناوری نانو دستیابی به عملکرد بالاتر را با هزینه کمتر و ذخیره انرژی بیشتر امکان پذیر می سازد و این عمل کرد بالاتر دست یافتنی نخواهد بود مگر در سایه به کارگیری این فناوری نوین از سوی گروههای کاری گوناگون مرتبط با صنعت ساختمان از جمله  معماران و طراحان متخصصین و پیمانکاران.

اهمیت استفاده از فناوری نانو زمانی آشکارتر می شود که میزان سرمایه گذاری کشورهای توسعه یافته در این زمینه مورد بررسی قرار گیرد.

توضیحات عمومی

عمده ترین نانو لوله ها، نانو لوله های کربنی هستند که نخستین بار در سال ۱۹۹۱ توسط دانشمند ژاپنی «سومیوایجیما» کشف شدند. ساختارهای کشف شده اولیه به صورت چند لایه بودند. نانو لوله تک لایه در سال ۱۹۹۳ با اضافه کردن فلزاتی چون کبالت به الکترودهای گرافیت سنتز شد. این محصول در سال ۱۹۹۶ توسط گروه «اسمالی» در تگزاس به تولید انبوه رسید.

سه گونه دیگر ازنانو لوله ها شامل Nano – Horns لوله های Nano test  و Nano fiber می باشند. Nano – Horns مخروطهای کربنی تک دیواره با خواص جاذب هستند آنها پتانسیل بسیار بالایی برای استفاده در باتریهای سوخت دارند لوله‌های Nano test  برای استفاده در زمینه های گوناگونی از جمله تولید مواد داروئی مناسبند.  Nano fiberها نیرو و سختی زیادی دارند و دارای خواص خود پاک کنندگی می باشند.

نانو کامپوزیت ها

نانو لوله ها می توانند برای ساخت ورقهای کامپوزیت استفاده شوند که این ورقهای خواص نانوها را در خود دارند. برای نمونه نانو لوله کربنی می‌تواند با آلومینو – سیلیکات ترکیب شود تا ورقهای نازکی که قدرت و خاصیت هدایت کنندگی زیادی دارند تولید نماید.

با تبدیل کامپوزیت ها به نانو کامپوزیت خواص مکانیکی و فیزیکی این مواد تا حد زیادی بهبود می یابد. از نقطه نظر خواص مکانیکی مواد با تولید نانو کامپوزیت‌ها خواص مواد در برابر اعمال نیروها کشش فشار خمش پیچش و … بهبود می یابد. به لحاظ فیزیکی نیز خواص مواد از جهت هدایت مقاومت الکتریکی و … بهتر می شود.