نانولولة کربنی میتواند صنعت ساختمان را متحول کند (دیدگاه خانم مهندس حسین پور)
سیدامیرغفاریان۱۳۸۸/۰۲/۲۳
علی‌رغم رشد سریع تحقیقاتنظری و عملی علوم و فنون نانو در کلیه زمینه‌ها، توجه کمی به کاربردهای این پدیدهدر صنعت ساختمان معطوف شده است. اخیراً استفاده از تقویت‌کننده‌ها واستحکام‌دهنده‌های نانویی مانند نانولولة کربنی در مصالح ساختمانی رواج بیشترییافته و موج جدیدی با شتاب فزاینده، صنعت ساختمان را در برگرفته است. متن زیر حاصلگفتگوی شبکه تحلیلگران تکنولوژی ایران (ایتان) با خانم مهندس حسین‌پور، عضو کادرآموزشی دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، در مورد کاربردهاینانوتکنولوژی در ساختمان است.
نانولولة کربنی
نسل جدیدی از کربناست که از مواد نانوکربنی ساخته شده است. این ماده که مستحکم‌تر از فولاد، سبک‌تراز آلومینیوم و رساناتر از مس است، کاربردهای زیادی دارد که موارد کلیدی آن شاملالکترونیک، حسگرها، مواد و مصالح ساختمانی، پرکن‌ها ( Fillers ) و غیره است. مثلاً‌این ماده به‌عنوان پرکن در صنایع پلاستیک و رنگ به عنوان جایگزین کربن سیاه استفادهمی‌شود که یکی از کاربردهای رایج آن است.
نسل جدیدی از کربناست که از مواد نانوکربنی ساخته شده است. این ماده که مستحکم‌تر از فولاد، سبک‌تراز آلومینیوم و رساناتر از مس است، کاربردهای زیادی دارد که موارد کلیدی آن شاملالکترونیک، حسگرها، مواد و مصالح ساختمانی، پرکن‌ها ( Fillers ) و غیره است. مثلاً‌این ماده به‌عنوان پرکن در صنایع پلاستیک و رنگ به عنوان جایگزین کربن سیاه استفادهمی‌شود که یکی از کاربردهای رایج آن است.
خواص نانولوله کربنی
خواص فلزی وشبه فلزی کربن نانوتیوب با تغییر در ساختار، به جای تغییر در ترکیب بدست می‌آید. این خواص ویژه در نانوالکترونیک کاربردهای زیادی به وجود می‌آورند.
ازدیدگاه مکانیکی، کربن نانوتیوب ( CNT ) قوی‌ترین ماده‌ای است که تا به‌حال شناختهشده است. این ماده بسیار مستحکم به شدت انعطاف‌پذیر نیز هست به‌طوریکه قابلیت خمشدن به شکل دایره و یا حتی گره‌خوردن را دارد. این رفتار مکانیکی ویژه، علاقه‌مندیزیادی جهت استفاده از آن در مصالح ساختمانی ایجاد کرده است. پتانسیل‌های استفاده از CNT هنوز قابل تامل و تعمق است.
خواص فلزی وشبه فلزی کربن نانوتیوب با تغییر در ساختار، به جای تغییر در ترکیب بدست می‌آید. این خواص ویژه در نانوالکترونیک کاربردهای زیادی به وجود می‌آورند.
ازدیدگاه مکانیکی، کربن نانوتیوب ( CNT ) قوی‌ترین ماده‌ای است که تا به‌حال شناختهشده است. این ماده بسیار مستحکم به شدت انعطاف‌پذیر نیز هست به‌طوریکه قابلیت خمشدن به شکل دایره و یا حتی گره‌خوردن را دارد. این رفتار مکانیکی ویژه، علاقه‌مندیزیادی جهت استفاده از آن در مصالح ساختمانی ایجاد کرده است. پتانسیل‌های استفاده از CNT هنوز قابل تامل و تعمق است.
کاربرد نانوتیوب در صنعت ساختمان
حداقل سه عرصة گسترده تحقیقاتی برای تولید محصولات مورد نیازساختمان وجود دارد:
• به دلیل خواص مکانیکی عالی CNT ، استفاده از آنها درزمینه‌های پلیمر شیشه و ساختمان قابل توجه است.
• CNT به عنوان اجزای ساختسیستم‌های انتقال حرارت، به علت خواص ویژه هدایت حرارتی آن مورد توجه است.
• استفاده از CNT با طول زیاد به شکل ریسمان، در پل‌های معلق کاربرددارد
.
مثلاً در بتون، از گذشته تا حال، فایبرهای فولادی (بتن آرمه) استفادهمی‌شده‌اند. بنابراین بتون، مستعد استفاده از کربن نانوتیوب است انتظار می‌رود بااستفاده از CNT به خواص بهتری در بتون دست یابیم.
حداقل سه عرصة گسترده تحقیقاتی برای تولید محصولات مورد نیازساختمان وجود دارد:
• به دلیل خواص مکانیکی عالی CNT ، استفاده از آنها درزمینه‌های پلیمر شیشه و ساختمان قابل توجه است.
• CNT به عنوان اجزای ساختسیستم‌های انتقال حرارت، به علت خواص ویژه هدایت حرارتی آن مورد توجه است.
• استفاده از CNT با طول زیاد به شکل ریسمان، در پل‌های معلق کاربرددارد
مثلاً در بتون، از گذشته تا حال، فایبرهای فولادی (بتن آرمه) استفادهمی‌شده‌اند. بنابراین بتون، مستعد استفاده از کربن نانوتیوب است انتظار می‌رود بااستفاده از CNT به خواص بهتری در بتون دست یابیم.
دلایل رجحان نانولولة کربنی عبارتنداز:
• خواص ویژة مکانیکی هدایت حرارتی و الکترونیکی
• نسبتطول به قطر بسیار بالا (اگر قطر کربن نانوتیوب‌ها 1 نانومتر در نظر گرفته شود، طول، 1 هزار برابر قطر است در حالی که تلاش میشود به طول‌های بیشتر دست یافته شود وپژوهشگران مستعد استفاده از کربن نانوتیوب است حتی به ابعاد سانتی‌متر همرسیده‌اند.
• اندازه کوچک فایبرها و قابلیت پخششدن بالا در زمینة سیمان و بتن (تقویت‌کنندة عالی)
نانوتیوب‌ها با اجزاء و ترکیبات سیمان پیوند حاصل کرده وباعث کنترل مناسب سیستم سیمان میشوند.
• خواص ویژة مکانیکی هدایت حرارتی و الکترونیکی
• نسبتطول به قطر بسیار بالا (اگر قطر کربن نانوتیوب‌ها 1 نانومتر در نظر گرفته شود، طول، 1 هزار برابر قطر است در حالی که تلاش میشود به طول‌های بیشتر دست یافته شود وپژوهشگران مستعد استفاده از کربن نانوتیوب است حتی به ابعاد سانتی‌متر همرسیده‌اند.
• اندازه کوچک فایبرها و قابلیت پخششدن بالا در زمینة سیمان و بتن (تقویت‌کنندة عالی)
نانوتیوب‌ها با اجزاء و ترکیبات سیمان پیوند حاصل کرده وباعث کنترل مناسب سیستم سیمان میشوند.
جمع‌بندی:
با توجه به کاربردهایبالقوه کربن نانوتیوب، نیاز به این ماده در صنایع داخلی دیده میشود. صنعت ساختمانبا توجه به زلزله‌خیز بودن ایران، یکی از صنایعی است که لزوم بهینه‌سازی ساخت‌وسازو مصالح ساختمانی در آن مشاهدهمیشود.
با توجه به کاربردهایبالقوه کربن نانوتیوب، نیاز به این ماده در صنایع داخلی دیده میشود. صنعت ساختمانبا توجه به زلزله‌خیز بودن ایران، یکی از صنایعی است که لزوم بهینه‌سازی ساخت‌وسازو مصالح ساختمانی در آن مشاهدهمیشود.
کشور ایران در تامین منابع اولیه تولید کربن نانوتیوب غنی است و از طرفدیگر تحقیقات زیادی تا به امروز در سطح جهان در این زمینه انجام شده است. در بسیاریاز نقاط جهان این ماده به صورت تجاری تولید میشود ولی همچنان تحقیقات برای رسیدنبه خلوص بالا و نسبت طول به قطر بیشتر ادامه دارد.
آنچه تاکنون روشن شدهاین است که رسیدن به خلوص بالا و طول بلند، برای کربن نانوتیوبی که در سیمان و بتوناستفاده میشود، در اولویت نیست؛ در همین شرایط موجود هم استفاده از آنها خواصبسیار مطلوبی حاصل می‌کنند و نوع ناخالص آن نیز میتواند اثر معجزه‌آسایی در مصالحبه‌عنوان تقویت‌کننده ساختمانی داشته باشد.
منبع: شبکه تحلیلگران تکنولوژی ایران
Ceramiran.ir
