فناوری نانو بطور گسترده به زمینه ای از علم و فناوری کاربردی اطلاق می شود که موضوع وحدت آن کنترل ماده در سطح مولکولی در مقیاس های کوچک تر از ۱ میکرومتر ، به طور معمول ۱ تا ۱۰۰ نانومتر و ساخت دستگاه هایی در آن محدوده اندازه است.
این یک رشته بین رشته ای است و از رشته هایی مانند فیزیک کاربردی ، علم مواد ، علم کلوئیدی ، فیزیک دستگاه ، شیمی سوپرمولکولار و حتی مهندسی مکانیک و برق استفاده می شود.
این روش ها امروزه برای تولید طیف گسترده ای از مواد شیمیایی مفید مانند دارویی یا پلیمرهای تجاری استفاده می شود.
استفاده از مواد نانو این امکان را به ما می دهد که خواص جدیدی را در مصالح ساختمانی بوجود آوریم که کارایی آن ها را افزایش داده و عمر آن ها را زیاد کرده و خواص تازه تری را در آن بوجود بیاوریم.
مواد نانو كمپوزیت:
مواد نانو كمپوزیت بر پایه پلیمر (ماتریس پلیمری ) اولین بار در سالهای ۷۰ معرفی شده اند كه از تكنولوژی سول- ژل(Sol-Gel) جهت انتشار (Disperse) دادن ذرات نانو كانی درون ماتریس پلیمر استفاده شده است .
هرچند تحقیقات انجام شده در دو دهه گذشته برای توسعه تجاری این مواد توسط شركت تویوتا در ژاپن در اواخر سالهای ۸۰ صورت گرفته است ، ولی رشته نانو كمپوزیت پلیمر هنوز در مرحله جنینی و در آغاز راه می باشد .
در این شرایط نانو آلومینا ، بهترین ساختار نانوئی است كه افق جدیدی را در صنعت سرامیك نوید می دهد. زیرا كاربرد این مواد پدیده ای است كه از نظر مكانیكی ، الكتریكی و خواص حرارتی به طور مناسب دارای تعادل بوده و در رشته های مختلف كاربرد دارد . از جمله می توان به چند نمونه اشاره كرد:
- تكنولوژی نانو فلز آرتوناید كه اخیراً به طور تجاری ، الیاف نانویی آلومینا ، انقلابی در رشته سرامیك بوجود آورده است.
- ذرات نانویی غیر فلز مانند:نانو سیلیكا ، نانو زیركونیا و مواد دیگر اصلاح كننده سرامیك ها می باشد .
بتن با عملكرد بالا (HPC)
یكی از چالش هایی كه در رشته مصالح ساختمانی بوجود آمده است ، بتن با عملكرد بالا(HPC ) می باشد . این نوع بتن مقاوم از نوع مصالح كامپوزیت بوده و از نظر دوام جزو مصالح كامپوزیت و چند فازی مركب و پیچیده می باشد . خواص ، رفتار و عملكرد بتن بستگی به نانو ساختار ماده زمینه بتن و سیمانی دارد كه چسبندگی ، پیوستگی و یكپارچگی را بوجود می آورد .
بنابراین ، مطالعات بتن و خمیر سیمان در مقیاس نانو برای توسعه مصالح ساختمانی جدید و كاربرد آن ها بسیار حائز اهمیت می باشد . روش معمولی برای توسعه بتن با عملكرد بالا اغلب شامل پارامترهای مختلفی از جمله طرح اختلاط بتن معمولی و بتن مسلح با انواع مختلف الیاف می باشد . در مورد بتن به طور خاص ، علاوه بر عملكرد با دوام و خواص مكانیكی بهتر ، بتن با عملكرد بالای چند منظوره (MHPC) خواص اضافه دیگری را دارا می باشد ، از جمله می توان به خاصیت الكترو مغناطیسی ، و قابلیت به كار گیری در سازه های اتمی (محافظت از تشعشعات ) و افزایش موثر بودن آن در حفظ انرژی ساختمانها و … را نام برد .
نانو سیلیس آمورف:
در صنعت بتن ، سیلیس یكی از معروفترین موادی است كه نقش مهمی در چسبندگی و پر كنندگی بتن با عملكرد بالا (HPC) ایفا می كند. .
محصول معمولی همان سلیكیافیوم یا میكرو سیلیكا می باشد كه دارای قطری در حدود ۱/۰ تا ۱ میلی متر می باشد و دارای اكسید سیلیس حدود ۹۰% می باشد . می توان گفت كه میكرو سیلیكا محصولی است كه در محدوده بالای اشل اندازه نانو متر جهت افزایش عملكرد كامپوزیت مواد سیمانی به كار برده می شود .
محصول نانو سیلیس متشكل از ذراتی هستند كه دارای شكل گلوله ای بوده و با قطر كمتر از ۱۰۰nm یا بصورت ذرات خشك پودر یا بصورت معلق در مایع محلول قابل انتشار می باشند ، كه مایع آن معمول ترین نوع محلول نانو سیلیس می باشد ، این نوع محلول در آزمایشات مشخص در بتن خود تراكم([۲]SCC) به كار گرفته شده است . نانو سیلیس معلق كاربردهای چند منظوره از خود نشان می دهد مانند:
- خاصیت ضد سایش
- ضد لغزش
- ضد حریق
- ضد انعكاس سطوح
آزمایشات نشان داده اند كه واكنش مواد نانو سیلیس (Colloidal Silica ) با هیدرواكسید كلسیم در مقایسه با میكرو سیلیكا بسیار سریع تر انجام گرفته و مقدار بسیار كم این مواد همان تاثیر پوزالانی مقدار بسیار بالای میكرو سیلیكا را در سنین اولیه دارا می باشد . تمام كارهای انجام یافته بر روی كاربرد مواد نانو سیلیس كلوئیدی (Colloidal Nano Silica ) در بخش اصلاح خواص ریولوژی ، كار پذیری و مكانیكی خمیر سیمان بوده است . آنچه كه در اینجا مطرح است نتایج اولیه محصولات نانو سیلیس با قطری در محدوده ۵ تا ۱۰۰ نانومتر می باشد .
باتوجه به اینکه ساخت و ساز و ساختمان هزینه زیادی را دارا می باشد و با توجه به هزینه ساخت و ساز بالا و به دنبال آن هزینه نگه داری بالا را در بردارد، استفاده از تکنولوژی نانو بسیار کمک کننده در این زمینه می باشد و بسیاری از کشورها از جمله آمریکا و ژاپن این فناوری را در اولویت خود قرار داده اند و رقابت تنگاتنگی بین کشورها در پیشگامی در این حوزه موجود است.
