سه شنبه ۲۸ خرداد ۱۳۹۸   |   Tue June 18, 2019  
   
 
 آرشیو  |  جستجو         
  سامانه پذیرش مقالات و نوشته ها      صفحه اصلی   |   شهرداری همدان   |   سایر مقالات 
     پربازدیدترین ها
نقش و اهميت فضاي سبز در زندگي شهري
شهر سبز پايدار چيست؟
ونداليسم اجتماعي چیست؟
زمینه های استفاده از GIS در برنامه ریزی و مدیریت شهری
مقدمه ای بر سيرتحول تهيه طرح هاي توسعه شهري در جهان و ايران
نقش شهر الكترونيكي در توسعه شهري
بافت هاي فرسوده ، قوت ها و فرصت ها
سيرتحول برنامه ريزي شهري بعد از ورود اسلام به ايران
غذاهاي سنتي همداني ها در ماه مبارك رمضان
۱۵ توصيه كاربردي امام خامنه اي براي انس بيشتر با قرآن
     شهرداری همدان
روش ها و فواید تفکیک زباله در منزل
باید و نباید‌های آپارتمان نشینی
فواید تفکیک زباله و چگونگی آن در خانه
نقش شهروندان در بازیافت و تفکیک زباله ها
اهمیت هویت فرهنگی در شهر پایدار
نقش مبلمان شهري در هويت و سيماي شهر
نقش فن آوري اطلاعات و ارتباطات در مديريت شهري
گذری بر تاریخچه مدیریت پسماند
راه هاي كاهش توليد پسماند در خانه
نقش مبلمان شهري در زيباسازي شهر
نقش شهر الكترونيكي در توسعه شهري
مزاياي بليت الكترونيك و نقش آن در توسعه مديريت حمل و نقل شهري
آموزش شهروندان، حلقه گمشده چرخش بازيافت زباله
شهر سبز پايدار چيست؟
تاريخچه شهرداري و شوراي شهر در ايران
  بیشتر ...
 
 
  تاریخ انتشار : ١٣٩٢/٠١/١۵ تعداد بازدیـد : ۶٨۵ نسخه چاپی
 
   موضوع مقاله:  علم و آموزش
   نـوع مقاله:  متفرقه
 
 
 
 
 
کاربرد تکنولوژی نانو در صنعت ساختمان

 

فناوری نانو یا نانوتکنولوژی رشته ای از دانش کاربردی و فناوری است که جستارهای گسترده ای را پوشش می دهد. موضوع اصلی آن نیز مهار ماده یا دستگاه های در ابعاد کمتر از یک میکرومتر، معمولا حدود یک تا ۱۰۰ نانومتر است. در واقع نانوتکنولوژی فهم و به کارگیری خواص جدیدی از مواد و سیستم هایی در این ابعاد است که اثرات فیزیکی جدیدی ـ عمدتا متاثر از غلبه خواص کوانتومی بر خواص کلاسیک ـ از خود نشان می دهند.

برای فهم بهتر و ساده تر نانو فرض کنید یک جعبه از آجرک های ساختمان سازی در اختیار دارید و می خواهید با آن یک دیوار به ارتفاع ۱۰ سانتی متر بسازید. برای ساختن دیوار چند راه مختلف دارید:

راه اول: می توانید آجرک ها را همین طوری روی هم بریزید تا یک پشته ۱۰ سانتی متری درست شود. دراین حالت دیوار شما کاملا بی نظم و غیریکنواخت است. مثلا ضخامت دیوار در قسمت های پایینی خیلی بیشتر از قسمت های بالایی است.

راه دوم: ممکن است کمی حوصله به خرج دهید و آجرک ها را چندتا چندتا به هم وصل کنید. مثلا قطعاتی به اندازه جعبه کبریت بسازید و بعد این قطعات را همین طوری روی هم بریزید تا یک پشته ۱۰ سانتی متری درست بشود، این بار هم دیوار شما بی نظم و غیریکنواخت خواهد بود، اما به طور قطع از دیوار قبلی منظم تر و قدری هم خوش قیافه تر است.

راه سوم: اگر خیلی آدم صبور و باحوصله ای باشید، آجرک ها را دانه به دانه به هم متصل کرده تا یک مستطیل به ارتفاع ۱۰ سانتی متر بسازید. این دیوار کاملا یکدست و منظم خواهد بود. به عنوان مثال اگر از وسط آن را بشکنید، هر کدام از نصفه دیوارها نظم اولیه خود را حفظ خواهد کرد. عکس واقعی سطح یک میله مسی کاملا صیقل داده شده در زیر میکروسکوپ به دیوار دوم شبیه است! اگر سطح یک فلز را خوب صیقل دهیم، بعد آن را بخوبی بشوییم و سپس زیر میکروسکوپ بگذاریم ساختاری را مشاهده خواهیم کرد که به هر کدام از چندضلعی های تصویر یک «دانه» می گوییم. هر دانه در واقع مجموعه ای از هزاران اتم فلز است که به طور منظمی کنار هم قرار گرفته اند. هر کدام از این اتم ها قطری در حدود «یک نانومتر» یعنی یک میلیاردیم متر دارند. خب، حال بگذارید تشابه بین دیوارهای شما و سطح فلز را بررسی کنیم:

آجرهای ساختمان سازی مانند اتم ها هستند و قطعات به اندازه جعبه کبریت در دیوار دوم هم مانند دانه ها. در واقع اتم های درون یک دانه مانند آجرک های یک قطعه به هم متصل شده اند، اما دیوار سوم شبیه چیست؟

از یک نظر می توان گفت که دیوار سوم شبیه یک تصویر بزرگ از درون یکی از دانه هاست، اما آیا در عمل می توانیم فلزی داشته باشیم که همه اتم های آن مانند دیوار سوم به شکل منظم به هم متصل شده باشند؟ یعنی همه سطح فلز یکدست باشد نه اینقدر تکه تکه و نامنظم؟

تا چند سال پیش نه تنها هیچ فلزی، بلکه هیچ ماده مصنوعی ای هم وجود نداشت که در ابعاد بزرگ، حتی مثلا در ابعاد چند میلی متر در چند میلی متر، یکدست و منظم باشد. فکر می کنید چرا؟

دلیلش این است که ما انسان ها در بیشتر مواقع وقتی می خواهیم یک جسم جدید بسازیم، آن را از روش ساختن دیوار اول درست می کنیم! شاید روش ساختن یک قطعه فلزی را در تلویزیون دیده یا در کتابی خوانده باشید: «ابتدا فلز را ذوب می کنیم و بعد به وسیله ظرف های مخصوصی فلز مذاب را درقالب قطعه مورد نظر می ریزیماین کار دقیقا مانند ساختن دیوار به روش اول است؛ کاملا کیلویی!

حتی همان دانه های میله مسی هم که زیر میکروسکوپ می بینیم، به طور طبیعی و بدون دخالت انسان ایجاد می شوند و ما در اکثر روش های معمول ساختنِ چیزها، توانایی نظم دادن یا شکل دادن به اتم ها در ابعاد کوچک را نداریم. البته باید به این نکته هم اشاره کرد که در بسیاری از کاربردها، به موادی شبیه به دیوار اول یا دوم نیاز داریم. برای مثال فلزات که ساختاری شبیه به دیوار دوم دارند (مثل همان میله مسی)، قابلیت چکش خواری و شکل پذیری بیشتری از خود نشان می دهند.

اما در چند سال اخیر روش هایی ابداع شده اند که به ما اجازه می دهند اتم ها و مولکول ها (آجرک ها) را به طور منظم و به دلخواه خودمان به هم متصل کنیم. دانشمندان این روش های جدید را «نانوفناوری» نامیده اند.

شاید بپرسید که چرا این روش های جدید را «نانوفناوری» نامیده اند؟ جواب این است که در شیوه های فوق با ساختارهایی سروکار داریم که از تعداد کمی اتم و مولکول ساخته شده اند و اتم ها و مولکول ها هم ابعادی در حدود نانومتر دارند. همان طور که می دانید خواص مواد به نوع اتم های تشکیل دهنده آنها و نوع اتصال این اتم ها به یکدیگر بستگی دارد. بنابراین اگر بتوانیم این اتم ها را به شکل مورد نظر خودمان به هم متصل کنیم، مواد جدیدی با خواص و توانایی های مورد نظرمان به دست می آوریم؛ این کار، مهم ترین هدف در نانوفناوری است. مثلا می توانیم ماده ای بسازیم که هم خیلی محکم باشد و هم خیلی سبک یا ماده ای که در ابعاد بزرگ هم یکدست و منظم باشد.

چرایی استفاده از فناوری نانو در دنیای امروز

حرفه معماری امروزه بیش از هر زمان دیگری با گستره عظیمی از مواد و مصالح روبه رو است اگر چه انتخاب محصولاتی که کمترین اثرات زیست محیطی را به دنبال دارند مهم ترین مساله در انتخاب مواد و مصالح پایدار است، ولی باید سایر جنبه های آن همانند زیبایی و کیفیت بصری، قابل مرمت و نگهداری بودن، دسترسی راحت و ارزان به آنها را نیز مد نظر داشت. مصالح در طول چرخه خود بر محیط تاثیر می گذارند و مقیاس تاثیرگذاری آنها می تواند حتی گستره عظیم جهان را نیز در بر گیرد. مثلا استفاده از برخی مواد می تواند به افزایش دمای کره زمین منجر شده و بر آن تاثیر زیادی داشته باشد. در جدول زیر اثرات احتمالی محیطی مواد در طول عمر آنها مورد بررسی قرار گرفته است. در توسعه پایدار مصالح ساختمانی نقش مهمی دارند. این مصالح باید با کیفیت بالایی تولید شوند، دارای مواد سمی نباشند برگشت پذیر بوده و در طول تمام چرخه زندگی خود، باعث صرفه جویی در مصرف انرژی شوند. این نکته هم راستا با خاستگاه های اقتصادی و اجتماعی توسعه پایدار نیز می باشد.

فناوری نانو با تولید ساختارهایی در مقیاس نانومتر، امکان کنترل خواص ذاتی مواد را از جمله دمای ذوب، خواص مغناطیسی، ظرفیت بار و حتی رنگ مواد بدون تغییر در ترکیب شیمیایی به وجود می آورد. نانوتکنولوژی نویدبخش پیشرفت های چشمگیری در زمینه های مختلف علمی شده است. این علم با کنترل مواد در مقیاس مولکولی، گشایش اسرار طبیعت در تمام عرصه ها از مهندسی تا پزشکی را نوید می دهد. بسیاری از خواص یک ماده از قبیل رنگ، استحکام و شکنندگی قابل کنترل می گردد. امکان تهیه مصالح مناسب و با ویژگی های مورد نظر در بخش های مختلف ساختمان و تاسیسات و تجهیزات سرمایی و گرمایی وابسته به آن باتوجه به نیازها و خواسته های ما، برای کاهش مصرف انرژی به صورت مستقیم و غیرمستقیم نقش بسزایی خواهد داشت. در بخش مواد و مصالح ساختمانی و تاسیسات ساختمانی می توان به عمر زیاد، ضربه پذیری زیاد، شکنندگی کم و تغییر شکل های ناچیز اشاره نمود. به طور مثال می توان به نمونه هایی از کاربردهای فناوری نانو اشاره کرد. ساخت مصالح بسیار مقاوم در برابر نشست که می تواند در ساخت تاسیسات مورد نیاز ساختمانی به کار گرفته شود، بهبود عملکرد لوله های انتقال آب، بالا بودن بازده الکتریکی و مکانیکی تاسیسات ساختمان ها، مقاوم سازی مصالح، عدم نیاز به عایق کاری جداگانه در این گونه مصالح و پاسخگویی به شرایط مختلف اقلیمی کشور.

نکته: با توجه به رشد سریع تحقیقات علمی و عملی علوم و فنون نانو و ورود تقویت کننده ها و استحکام دهنده های نانویی در مصالح ساخت و ساز موج جدیدی با شتاب فزاینده ای صنعت ساخت و ساز را در بر گرفته است

ساخت شیشه های خود تمیزشونده که حتی مشکل تمیزکاری پنجره ها بخصوص در ساختمان های بلند را از میان برمی دارد، با کمک فناوری نانو حاصل شده است و برای ساختمان ها می توان علاوه بر جلوگیری از اتلاف انرژی در بخش های مختلف و استفاده بهینه انرژی در ساختمان، به حفظ و نگهداری ساختمان برای مدت طولانی و مقاوم سازی آن حتی برای حوادث غیرمترقبه (با صرفه اقتصادی) دست یافت. طراحی پایدار توجه به ویژگی های مواد را به عنوان یک عامل مهم برای جلوگیری از ضایعات و پسماندها می داند. به عنوان مثال امروزه با استفاده از فناوری نانو در امر راهسازی می توان با ایجاد یک سطح به هم بافته شده در بین لایه های زیرسازی و مصالح پوشاننده بر طول عمر پروژه افزود. این مساله با بازدهی اقتصادی بالاتر همراه خواهد بود و گامی در راستای بعد اقتصادی توسعه پایدار است. ضمن این که این مساله نیاز به شن و ماسه بستر را از بین می برد که این نکته خود موجب کاهش اثرات زیست محیطی ناشی از استخراج شن و ماسه از معادن حمل و نقل به محل مورد نظر می شود. عدم توجه به ویژگی های مواد می تواند اجرای مصالح، استفاده مجدد و نگهداری آینده آنها را بشدت تحت تاثیر قرار دهد.

کاربرد مواد نانو در ساختمان سازی

با توجه به رشد سریع تحقیقات علمی و عملی علوم و فنون نانو در کلیه علوم و صنایع، توجه بسیار کمی به کاربردهای این پدیده در صنعت ساختمان و به طور عام در ساخت و ساز شده است ولی اخیرا با توجه به تقویت کننده ها و استحکام دهنده های نانویی در مصالح ساخت و ساز موج جدیدی با شتاب فزاینده ای صنعت ساخت و ساز را در بر گرفته است.

سیلیسیم دی اکسید یا سیلیکا فراوان ترین ماده سازنده پوسته زمین است. این ترکیب با فرمول شیمیایی SiO۲ ساختاری شبیه الماس دارد، ماده ای بلوری و سفید رنگ که دمای ذوب و جوش آن نسبتا زیاد است. SiO۲ در طبیعت به ۲ شکل بلوری و آمورف (بی شکل) یافت می شود. کاربرد مهم سیلیس در تولید انواع بتون است که کیفیت و خواص محصول تولیدشده آن بستگی زیادی به نوع و اندازه ذرات سیلیکا دارد و نانولوله های کربنی دارای دانسیته بسیار کم نسبت به فولاد و آلومینیوم می باشد. به طوری که دانسیته آن تقریبا یک پنجم دانسیته فولاد و یک سوم دانسیته آلومینیوم می باشد. از کاربردهای مهم نانولوله ها در ساخت سازه های سبک و مقاوم در مقابل کشش مطرح است که با کاهش وزن سازه مقاومت آن در مقابل زلزله به دلیل کاهش نیروهای وارده به سازه افزایش می یابد. در اینجا به بررسی اهمیت و اثرات استثنایی سیلیسیم در بتون تاکید می شود.

مواد نانو به عنوان موادی که حداقل یکی از ابعاد آن (طول و عرض و ضخامت) زیر۱۰۰ نانومتر باشد تعریف شده اند. یک نانومتر، یک هزارم میکرون یا حدود ۱۰۰ هزار برابر کوچکتر از ضخامت موی انسان است. خواص فیزیکی و شیمیایی مواد نانو (در شکل و فرم های متعددی که وجود دارند ازجمله ذرات، الیاف، گلوله و...) در مقایسه با مواد میکروسکوپی نوع دیگر تفاوت اساسی دارند. تغییرات اصولی که وجود دارد نه تنها از نظر کوچکی اندازه بلکه از نظر خواص جدید آنها در سطح مقیاس نانو می باشد.

فناوری نانو و پوشش های ساختمانی

نانو پوشش های ساختمان در سطوح داخلی و خارجی ساختمان ها ازجمله: سطوح شیشه ای، پلاستیکی، چوبی، فولادی، سنگی، آجری، کاشی، سرامیکی، سیمانی، بتونی و... استفاده می شوند. در این سطوح (سطوح هوشمند) که عموما فوق آبدوست یا فوق آبگریز هستند واکنش ها روی سطح صورت می گیرد. لازم به ذکر است که نانو پوشش های ساختمان آنتی باکتریال بوده و برای سلامت انسان بی ضرر هستند.

وضعیت جهانی

از فناوری نانو به عنوان «رنسانس فناوری» و «روان کننده جریان سرمایه گذاری» یاد می شود. ورود محصولات متکی بر این فناوری جهشی بس عظیم در رفاه و کیفیت زندگی و توانایی های دفاعی و زیست محیطی به همراه خواهد داشت و موجب بروز جابه جایی های بزرگ اقتصادی خواهد شد. هم اکنون بخش های دولتی و خصوصی کشورهای مختلف جهان شامل ژاپن، آمریکا، اتحادیه اروپا، چین، هند، تایوان، کره جنوبی، استرالیا، اسرائیل و روسیه در رقابتی تنگاتنگ بر سر کسب پیشتازی جهانی در لااقل یک حوزه از این فناوری به سر می برند. هم اکنون حدود ۳۰ کشور دنیا در زمینه فناوری نانو دارای «برنامه ملی» یا در حال تدوین آن هستند و طی ۵ سال گذشته بودجه تحقیق و توسعه در امر فناوری نانو را به ۵/۳ برابر افزایش داده اند. کشورهای ژاپن و آمریکا نیز فناوری نانو را اولین اولویت کشور خود در زمینه فناوری اعلام کرده اند. صنعت ساختمان سرمایه عظیمی را به خود اختصاص می دهد ـ که علاوه بر هزینه ساخت آن شامل هزینه نگهداری نیز می شود ـ می توان به اتکاء به نانوتکنولوژی هم عمر مفید ساختمان را افزایش داد و هم می توان انرژی را مدیریت کرد به گونه ای که پایدار بمانیم و با ارتقای کیفیت زندگی راه را برای آیندگان نیز هموار سازیم

 
     
     
 
   منبع مقاله:  سایت آفتاب
 
 
 
 
 
 
 
 
  تاریخ انتشار : ١٣٩٢/٠١/١۵ تعداد بازدیـد : ۶٨۵ نسخه چاپی
 
 
طبقه بندی موضوعی    
اقتصاد و بازرگانی    
بهداشت و سلامت    
جامعه    
دانش و زندگی    
دین و اندیشه    
سیاست    
علم و آموزش    
فرهنگ و هنر    
فناوری و ارتباطات    
مدیریت شهری    
ورزش    
 
 
 
© 2005 - 2019  Hamedan.ir
آمار و اطلاعات کاربران
١۴  نفر کاربران آنلاین :
۱۸۲,۱۶۲ تعداد بازدید :
   
   
 
سایت های مرتبط
مرکز اطلاعات مدیریت شهری
سایت مرجع مدیریت شهری
موسسه فرهنگی تبیان
موسسه فرهنگی راسخون
 
لینک های مرتبط
شهر الکترونیک همدان
پایگاه اطلاع رسانی
مناقصات و مزایدات
پیام ها و اطلاعیه ها
 
دسترسی سریع 
آرشیـو
آرشیـو شهرداری همدان
آرشیـو سایر مقالات
سامانه پذیرش مقالات
 
 
 
کلیه حقوق مادی و معنوی این پورتال متعلق به شهرداری همدان بوده و هر گونه کپی برداری بدون ذکر منبع غیر مجاز می باشد
طراحی و پشتیبانی : سازمان آمار و فناوری اطلاعات شهرداری همدان