Вопрос о том, куда нас приведут нанотехнологии в строительной отрасли, следует рассматривать не только для улучшения свойств и функций материала, но и в контексте энергосбережения. Это особенно важная перспектива, поскольку высокий процент всей используемой энергии (например, 41% в Соединенных Штатах) потребляется коммерческими зданиями и жилыми домами, это: отопление, освещение и кондиционирование воздуха.
Итак, где сегодня используются нанотехнологии в строительной отрасли?
Согласно экономической оценке, нанотехнологии оказывают значительное влияние в строительном секторе. Для этого сектора было разработано несколько инноваций для повышения долговечности и улучшения характеристик строительных компонентов, энергоэффективности и безопасности зданий, облегчения обслуживания и обеспечения повышенного комфорта для жизни.
Хотя возможность самоочистки была достигнута благодаря использованию покрытий микронного размера и поверхностной обработки, например, тефлона, покрытий на основе полисилазана и т. д., Теперь эта функция стала маркетинговым инструментом, девизом для нанотехнологических применений, особенно для потребительских рынков, таких как строительство, текстиль, и т.п.
«Наночастицы TiO 2 , Al 2 O 3 или ZnO наносятся в качестве окончательного покрытия на конструкционную керамику, чтобы придать эту характеристику поверхностям.
TiO 2 используется из-за его способности разрушать грязь или загрязнения при воздействии ультрафиолетового излучения и возможности смывать её дождевой водой с поверхностей, таких как плитка, стекло и сантехника.
ZnO используется для защиты от ультрафиолета как в покрытиях, так и в красках.
Наноразмерные частицы Al 2 O 3 используются для придания поверхности стойкости к царапинам. Эти поверхности также предотвращают или замедляют образование неприятных запахов, грибка и плесени.
Основные строительные материалы: цемент, бетон и сталь также выиграют от нанотехнологий. Добавление наночастиц приведет к более прочному, долговечному, самовосстанавливающемуся, легко моющемуся и быстро уплотняющему бетону.
Некоторые из наночастиц, которые могли бы использоваться для этих функций это нанокремнезем (кремнеземный пар), наноструктурированные металлы, углеродные трубки (УНТ) и углеродные нановолокна (УНФ).
Нынешнее направление развития, направлено на сокращение выбросов CO 2 при производстве цемента, направляет исследования по использованию нанотехнологий для изменения условий обработки цемента, тем самым уменьшая эти выбросы.
Для бетонных конструкций также разработаны нано-улучшенные покрытия, которые предотвращают нанесение на него граффити и других нежелательных пятен.
В дополнение к этим материалам ожидается, что нанотехнологии помогут в разработке новых легких, огнестойких, самовосстанавливающихся и упругих строительных материалов, например, новых нанокомпозитов.
Нанотехнологии также окажут значительное влияние на стекло и, следовательно, на окна. В маркетинговых целях эти окна обычно называют умными окнами, что означает, что они многофункциональны благодаря своим энергосберегающим, самоочищающимся свойствам , УФ-контролю и фотоэлектрическим функциям.
Нанотехнологии помогут начать разработку материалов с лучшими изоляционными свойствами, интеллектуальных структур, способных оптимизировать использование энергии. Новые достижения в области изоляционных материалов были разработаны с помощью достижений в области нанотехнологий. Это такие изоляционные материалы: нанопены, наноструктурированные аэрогели и вакуум
изолированные панели (VIP).
В будущем станут возможными интеллектуальные жилые помещения благодаря встроенным сенсорным системам, которые позволят зданиям чувствовать и действовать в соответствии с окружающей средой, а также с потребностями пользователей.
В обзоре ученых из Университета Райса были рассмотрены преимущества использования наноматериалов в строительных материалах, а также освещены потенциально вредные аспекты выброса наноматериалов в окружающую среду. Команда составила список текущего использования наноматериалов в различных строительных технологиях, а также выдвинула на первый план потенциальное и многообещающее будущее использование.
Какие наноматериалы используются в строительстве
Углеродные нанотрубки - ожидаемые преимущества:
механическая прочность и предотвращение образования трещин (в цементе);
улучшенные механические и термические свойства (в керамике);
структурный мониторинг состояния здоровья в реальном времени ;
эффективное электронное посредничество (в солнечных элементах).
Наночастицы диоксида кремния - ожидаемые преимущества:
усиление механической прочности (в бетоне);
СОЖ, светопропускание и огнестойкость (в керамике);
огнестойкие и антибликовые (в окнах).
Наночастицы диоксида титана - ожидаемые преимущества:
быстрая гидратация, повышенная степень гидратации и самоочищение (в бетоне);
супергидрофильность, защита от запотевания (в окнах);
выработка электроэнергии, не связанной с коммунальными услугами (в солнечных элементах).
Наночастицы оксида железа - ожидаемые преимущества:
повышенная прочность на сжатие и стойкость к истиранию в бетоне.
Наночастицы меди - ожидаемые преимущества:
свариваемость, коррозионная стойкость и формуемость стали.
Наночастицы серебра - ожидаемые преимущества:
биоцидная активность в покрытиях и красках.
Квантовые точки - ожидаемые преимущества:
эффективное электронное посредничество в солнечных элементах.
Одна конкретная область для нанотехнологий в строительной промышленности - это бетон, в частности, исследование того, как укрепить бетон для улучшения его механических характеристик.
