مشکلات توسعه استفاده از نانو ذرات در ساخت بتن

در حال حاضر هزینه های بالای نانو ذرات مانع از توسعه روزافزون این محصولات و استفاده آن ها در صنعت می شود، برای همین بهره برداری از نانو تکنولوژی در صنعت بتن در مقیاس تجاری همچنان به چند محصول قابل عرضه در بازار محدودشده است.

مشکل دیگر درزمینهٔ استفاده از نانو مواد توزیع یکنواخت آن ها در ماتریس بتن است. معمولاً این مواد در حین افزوده شدن به بتن به صورت کلوخه انباشته می شوند و در مخلوط به خوبی توزیع نمی شوند، البته برای این حل مشکل می توان از دستگاه های مخلوط کن قوی استفاده کرد.اشکال دیگر در این زمینه جذب آب بسیار بالای ذرات نانو است. این ذرات به علت سطح ویژه بسیار بزرگی که دارند مقدار زیادی آب جذب می کنند و این ممکن است بر کارایی بتن تأثیرگذار باشد.

فناوری نانو رو ش های زیادی برای بهبود خواص سطوح نمای ساختمان چه از نظر عملکرد و چه زیبایی عرضه می کند. با استفاده از نانو مواد، خواص سطوح در برابر آب و ذرات گردوخاک (ذرات کثیف) با تنوع نسبتاً زیاد و به صورت دلخواه قابل تنظیم است، که از آن جمله می توان به سطوح آب دوست ( Hydrophilic)، سطوح آب گریز (Hydrophobic) یا سطوح مقاوم در برابر روغن ( Oleophobic) اشاره کرد.

یکی از عوامل تعیین کننده در میزان تر شوندگی یک سطح، زاویه تماسی مایع با آن است. زاویه تماس برای یک مایع (قطره) در فصل مشترک فاز جامد و مایع، در محل تماس قطره مایع با سطح جامد تشکیل می شود. هر چه زاویه تماس به صفر نزدیک تر باشد تر شوندگی بیشتر می شود و با افزایش زاویه تماس میزان تر شوندگی سطح کاهش می یابد.

زمانی که یک سطح دارای بافت زبری در مقیاس نانومتری باشد، فصل مشترک بین هوا و آب در یک قطره که بر روی سطح قرارگرفته است، افزایش یافته و نیروی موئینگی بین قطره و سطح شدیداً کم می شود. بنابراین، قطره آب شکل کروی به خود می گیرد و امکان ایستایی ذرات آب روی سطح را از بین می برد. به طورکلی برای دستیابی به خاصیت آب گریزی در یک سطح، می توان از رنگ ها و پوشش های آب گریز استفاده کرد. در استفاده از رنگ ها و پوشش ها، شرایط یکسانی برای دستیابی به آب گریزی سطح وجود دارد.

برخلاف سطوح آب گریز که فقط از سازوکار جریان قطرات آب برای اثر خودتمیزشوندگی استفاده می کنند، در سطوح آبدوست، ساختار شیمیایی آلودگی های ارگانیک و سایر ناخالصی ها که روی پوشش قرار دارد به وسیله جذب نور شکسته شده و به همراه آب از روی سطح جدا می شوند. یکی از مواردی که کاربرد زیادی به عنوان سطوح خودتمیزشونده آب دوست دارد، دی اکسید تیتانیوم است. با کاهش ابعاد ذرات و افزایش نسبت سطح به حجم، درصد فعالیت فوتوکاتالیستی ذرات افزایش پیدا می کند. به همین دلیل، معمولاً از نانو ذرات اکسید تیتانیوم به عنوان سطوح ابر آب دوست استفاده می شود.

قبل از تابش نور UV، زاویه تماس قطرات آب با سطح بیش از 90 درجه است. با تابش نور، تجزیه و زدایش آلودگی از روی سطح به دلیل خاصیت فوتوکاتالیستی اتفاق می افتد. این زاویه به تدریج کم می شود (صفر درجه) و آب به همراه آلودگی های روی سطح به پایین ریخته می شود.

در مقایسه ای بین دو کاشی معمولی و فوق آب دوست کاشی باروکش آب دوست بیش از 3000 ساعت بدون هیچ تغییری سالم باقی ماند و توانایی خود تمیز شوندگی خود را حفظ کرد، به عبارت دیگر خاصیت خود تمیز شوندگی این کاشی در شرایط محیطی معمول بیش از 10 سال دوام دارد. [3]همچنین تعدادی از ترکیبات موجود در درزگیر سیلیکون که به منظور آب بندی پنل­های آلومینیوم و پنجره ­ها استفاده می شود، با آب باران شسته شده و موجب کثیف شدن دیوارها می شوند اما ایجاد پوشش های فوق آب دوست مانع از کثیف شدن دیوارها به وسیله ترکیبات موجود در درزگیر سیلیکون می شوند.علاوه بر جلوه زیبای سطحی، محیط زیست از نظر گازهای سمی تصفیه شده و هم چنین نمای بیرون ساختمان همواره تمیز باقی می ماند.