Vật liệu nano thông minh trong ngành xây dựng

Bê tông, thép, kính, gỗ và và ngói màu là những vật liệu phổ biến nhất, đang được sử dụng trong lĩnh vực xây dựng hiện đại. Trong bảng sau, một số đặc điểm quan trọng của các tài liệu nói trên được lập bảng.

Nếu chúng ta so sánh các tính chất này với các đặc tính của ống nano carbon, kết quả thật đáng kinh ngạc. Một ống nano carbon có mô đun Young là 1054 GPa, độ bền kéo 150 GPa và mật độ 1,4 g-cm -3 . Do đó, một ống nano carbon có sức mạnh gấp 150 lần so với thép và đồng thời nhẹ hơn khoảng sáu lần.

Dựa trên các số liệu thống kê ở trên, người ta đã nghĩ, ngành Xây dựng sẽ được hưởng lợi nhiều nhất từ ​​Công nghệ nano. Tuy nhiên, ngành Xây dựng tụt hậu so với các ngành công nghiệp khác về mặt đầu tư hấp dẫn từ các khu vực doanh nghiệp lớn.

Công nghệ nano là một công nghệ cho phép phát triển các vật liệu với các tính chất được cải thiện hoặc hoàn toàn mới. Đây là một phần mở rộng của các ngành khoa học và công nghệ đã được phát triển trong nhiều năm để xem xét bản chất của thế giới chúng ta ở quy mô nhỏ hơn bao giờ hết. Một nanomet là một phần tỷ mét.

Các hạt nano được định nghĩa là một hạt có ít nhất một chiều nhỏ hơn 100nm. Kích thước của hạt rất quan trọng vì ở quy mô chiều dài của nanomet, tức là 10 -9 m, các tính chất của vật liệu thực sự bị ảnh hưởng.

Ống nano carbon và sợi nano trình bày một phân loại quan trọng của vật liệu nano. Chúng được làm từ Graphene. Graphene được định nghĩa là một lớp đơn nguyên tử carbon được đóng gói thành một mạng tinh thể tổ ong. Nó cũng có thể được định nghĩa là một dây gà quy mô nguyên tử làm từ các nguyên tử carbon và liên kết của chúng.

Nếu các lớp graphene được sắp xếp dưới dạng hình nón, cốc hoặc tấm xếp chồng lên nhau, thì nó được gọi là sợi nano Carbon (CNF) và nếu các lớp grapheme được bọc thành hình trụ hoàn hảo, chúng được gọi là ống nano Carbon (CNT).

Lớp graphene, ống nano carbon và sợi nano
Nanocomposite được sản xuất bằng cách thêm các hạt nano vào vật liệu khối để cải thiện tính chất vật liệu khối. Các vật liệu giảm xuống quy mô nano có thể đột nhiên hiển thị các thuộc tính rất khác so với những gì chúng thể hiện trên một macro, cho phép các ứng dụng độc đáo. Ví dụ, các chất đồng mờ đục trở thành vật liệu bạch kim trong suốt và trơ đạt được các đặc tính xúc tác.

Công nghệ nano là một lĩnh vực nghiên cứu năng động bao gồm một số lượng lớn các ngành, bao gồm cả ngành xây dựng. Bê tông là vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành xây dựng. Bê tông là một vật liệu hỗn hợp xi măng được tạo thành từ xi măng Portland, cát, nghiền, nước và đôi khi là các phụ gia.

Quan tâm đến khái niệm công nghệ nano đối với vật liệu tổng hợp xi măng Portland đang tăng trưởng đều đặn. Các vật liệu như nano-Titania (TiO 2 ), ống nano carbon, nano-silica (SiO 2 ) và nano-alumina (Al 2 O 3 ) đang được kết hợp với xi măng Portland. Ngoài ra còn có một số lượng điều tra hạn chế liên quan đến sản xuất xi măng nano.

Việc sử dụng các hạt mịn hơn (diện tích bề mặt cao hơn) có lợi thế về việc lấp đầy ma trận xi măng, làm dày cấu trúc, dẫn đến cường độ cao hơn và phản ứng hóa học nhanh hơn (ví dụ phản ứng hydrat hóa).

Các hạt xi măng nano có thể tăng tốc hydrat hóa xi măng do hoạt động cao của chúng. Tương tự, sự kết hợp của các hạt nano có thể lấp đầy lỗ chân lông hiệu quả hơn để tăng cường sức mạnh và độ bền tổng thể. Do đó, hạt nano có thể dẫn đến việc sản xuất một thế hệ vật liệu xi măng mới với cường độ và độ bền cao.

Theo các nhà nghiên cứu, sau đây là danh sách các lĩnh vực, nơi ngành công nghiệp xây dựng có thể được hưởng lợi từ công nghệ nano.

• Thay thế cáp thép bằng ống nano carbon mạnh hơn nhiều trong cầu treo và cầu dây văng.
• Sử dụng nano-silica, để sản xuất vật liệu composite xi măng dày đặc.
• Kết hợp các sợi nano carbon điện trở trong đường bê tông ở khu vực có tuyết
  Kết hợp nano-Titania, để sản xuất bê tông xúc tác quang.
• Sử dụng các hạt nano-canxit trong chất bịt kín để bảo vệ các cấu trúc khỏi các yếu tố gây hại của môi trường xung quanh.
• Sử dụng nanoclays trong bê tông để tăng cường độ dẻo và khả năng chảy của nó.
• Chất lượng không khí đô thị có thể được cải thiện nếu cấu trúc dân dụng được xử lý bằng nano TiO 2

Hits: 239