نانولولهٔ کربنی می تواند صنعت ساختمان را متحول کند

علی رغم رشد سریع تحقیقات نظری و عملی علوم و فنون نانو در کلیه زمینه ها, توجه کمی به کاربردهای این پدیده در صنعت ساختمان معطوف شده است اخیراً استفاده از تقویت کننده ها و استحکام دهنده های نانویی مانند نانولولهٔ کربنی در مصالح ساختمانی رواج بیشتری یافته و موج جدیدی با شتاب فزاینده, صنعت ساختمان را در برگرفته است

علی‌رغم رشد سریع تحقیقات نظری و عملی علوم و فنون نانو در کلیه زمینه‌ها، توجه کمی به کاربردهای این پدیده در صنعت ساختمان معطوف شده است. اخیراً‌ استفاده از تقویت‌کننده‌ها و استحکام‌دهنده‌های نانویی مانند نانولولهٔ کربنی در مصالح ساختمانی رواج بیشتری یافته و موج جدیدی با شتاب فزاینده، صنعت ساختمان را در برگرفته است. متن زیر حاصل گفتگوی شبکه تحلیلگران تکنولوژی ایران (ایتان)‌ با خانم مهندس حسین‌پور، عضو کادر آموزشی دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، در مورد کاربردهای نانوتکنولوژی در ساختمان است:

● نانو لولهٔ کربنی :

نسل جدیدی از کربن است که از مواد نانوکربنی ساخته شده است. این ماده که مستحکم‌تر از فولاد، سبک‌تر از آلومینیوم و رساناتر از مس است، کاربردهای زیادی دارد که موارد کلیدی آن شامل الکترونیک، حسگرها، مواد و مصالح ساختمانی، پرکن‌ها ( Fillers ) و غیره است. مثلاً‌ این ماده به‌عنوان پرکن در صنایع پلاستیک و رنگ به عنوان جایگزین کربن سیاه استفاده می‌شود که یکی از کاربردهای رایج آن است.

▪ خواص نانولوله کربنی :

خواص فلزی و شبه فلزی کربن نانوتیوب با تغییر در ساختار، به جای تغییر در ترکیب بدست می‌آید. این خواص ویژه در نانوالکترونیک کاربردهای زیادی به وجود می‌آورند.

از دیدگاه مکانیکی، کربن نانوتیوب ( CNT ) قوی‌ترین ماده‌ای است که تا به‌حال شناخته شده است. این ماده بسیار مستحکم به شدت انعطاف‌پذیر نیز هست به‌طوریکه قابلیت خم شدن به شکل دایره و یا حتی گره‌خوردن را دارد. این رفتار مکانیکی ویژه، علاقه‌مندی زیادی 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 عرصهٔ گسترده تحقیقاتی برای تولید محصولات مورد نیاز ساختمان وجود دارد:

▪ به دلیل خواص مکانیکی عالی CNT ، استفاده از آنها در زمینه‌های پلیمر شیشه و ساختمان قابل توجه است.

▪ CNT به عنوان اجزای ساخت سیستم‌های انتقال حرارت، به علت خواص ویژه هدایت حرارتی آن مورد توجه است.

▪ استفاده از CNT با طول زیاد به شکل ریسمان، در پل‌های معلق کاربرد دارد.

مثلاً‌ در بتون، از گذشته تا حال، فایبرهای فولادی (بتن آرمه) استفاده می‌شده‌اند. بنابراین بتون، مستعد استفاده از کربن نانوتیوب است انتظار می‌رود با استفاده از CNT به خواص بهتری در بتون دست یابیم.

● دلایل رجحان نانولولهٔ کربنی عبارتند از:

▪ خواص ویژهٔ مکانیکی هدایت حرارتی و الکترونیکی

▪ نسبت طول به قطر بسیار بالا (اگر قطر کربن نانوتیوب‌ها ۱ نانومتر در نظر گرفته شود، طول، ۱ هزار برابر قطر است در حالی که تلاش می‌شود به طول‌های بیشتر دست یافته شود و پژوهشگران مستعد استفاده از کربن نانوتیوب است حتی به ابعاد سانتی‌متر هم رسیده‌اند.

۳) اندازه کوچک فایبرها و قابلیت پخش­شدن بالا در زمینهٔ سیمان و بتن (تقویت‌کنندهٔ عالی)

نانوتیوب‌ها با اجزاء و ترکیبات سیمان پیوند حاصل کرده و باعث کنترل مناسب سیستم سیمان می­شوند.

● جمع‌بندی:

با توجه به کاربردهای بالقوه کربن نانوتیوب، نیاز به این ماده در صنایع داخلی دیده می‌شود. صنعت ساختمان با توجه به زلزله‌خیز بودن ایران، یکی از صنایعی است که لزوم بهینه‌سازی ساخت‌وساز و مصالح ساختمانی در آن مشاهده می‌شود.

کشور ایران در تامین منابع اولیه تولید کربن نانوتیوب غنی است و از طرف دیگر تحقیقات زیادی تا به امروز در سطح جهان در این زمینه انجام شده است. در بسیاری از نقاط جهان این ماده به صورت تجاری تولید می‌شود ولی همچنان تحقیقات برای رسیدن به خلوص بالا و نسبت طول به قطر بیشتر ادامه دارد.

آنچه تاکنون روشن شده این است که رسیدن به خلوص بالا و طول بلند، برای کربن نانوتیوبی که در سیمان و بتون استفاده می­شود، در اولویت نیست؛ در همین شرایط موجود هم استفاده از آنها خواص بسیار مطلوبی حاصل می‌کنند و نوع ناخالص آن نیز می‌تواند اثر معجزه‌آسایی در مصالح به‌عنوان تقویت‌کننده ساختمانی داشته باشد.

مهندس حسین پور

به نقل از http://www.itan.ir/NANO/displaypage.php?id=۳۷۸۵۸