ایران ترجمه – مرجع مقالات ترجمه شده دانشگاهی ایران

بررسی فناوری نانو در مواد ساختمانی

بررسی فناوری نانو در مواد ساختمانی

بررسی فناوری نانو در مواد ساختمانی – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه راه – ساختمان، معماری، عمران
مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات رایگان

مطالعه ۲۰ الی ۱۰۰% رایگان مقالات ترجمه شده

۱- قابلیت مطالعه رایگان ۲۰ الی ۱۰۰ درصدی مقالات ۲- قابلیت سفارش فایل های این ترجمه با قیمتی مناسب مشتمل بر ۳ فایل: pdf انگیسی و فارسی مقاله همراه با msword فارسی -- تذکر: برای استفاده گسترده تر کاربران گرامی از مقالات آماده ترجمه شده، قیمت خرید این مقالات بسیار کمتر از قیمت سفارش ترجمه می باشد.  

چگونگی سفارش

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه (شماره حساب) ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.com شامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر -- مقالات آماده سفارش داده شده عرفا در زمان اندک یا حداکثر ظرف مدت چند ساعت به ایمیل شما ارسال خواهند شد. در صورت نیاز فوری از طریق اس ام اس اطلاع دهید.
مقالات ترجمه شده راه و ساختمان، معماری، عمران، ایران ترجمه - irantarjomeh
شماره
۶۶
کد مقاله
CVL66
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
بررسی فناوری نانو در مواد ساختمانی
نام انگلیسی
An Overview of Nanotechnology in Building Materials
تعداد صفحه به فارسی
۱۶
تعداد صفحه به انگلیسی
۴
کلمات کلیدی به فارسی
فناوری نانو, مواد ساختمانی
کلمات کلیدی به انگلیسی
Nanotechnology, Building Materials
مرجع به فارسی
علوم مهندسی
کالج سروینستون چرچیل و موسسه وکیشنال، تاندر بی، اونتاریو
ژورنال علوم کانادا
مرجع به انگلیسی
CANADIAN YOUNG SCIENTIST JOURNAL
قیمت به تومان
۵۰۰۰
سال
۲۰۱۴
کشور
کانادا
 
بررسی فناوری نانو در مواد ساختمانی
علوم مهندسی
کالج سروینستون چرچیل و موسسه وکیشنال، تاندر بی، اونتاریو
ژورنال علوم کانادا
۲۰۱۴
 
 
چکیده
هم اکنون نانو تکنولوژی بعنوان فرآیندی با قابلیت های گوناگون، نظیر افزایش خواص و کاربرد پذیری و دوام آنها، بشمار آمده و این ویژگیها برای مواد و مصالح ساختمانی، نظیر سیمان و یا کاربرد در عایق بندی، درب و پنجره ها و قابلیت مصالح در برابر نفوذ هوا نیز صحت دارد. در این رابطه، کاربرد نانو مواد در صنعت ساخت و ساز سبب حصول ویژگی های خود تعمیری، خود تمیز شوندگی، ضد میکروبی و مقاومت در برابر شرایط آب و هوایی، افزایش رسانایی الکتریکی و تجزیه آلاینده ها شده است. با این وجود نانو فناوری هنوز در مراحل اولیه توسعه خود می باشد و همچنان کاربرد آن گران قیمت است. بر این مبنا، لازم است تا جهت یافتن کاربردهای فزاینده نانو فناوری و کاهش هزینه های پیاده سازی آن تحقیقات بیشتری را انجام داد.
 
 
 
مقدمه
نانو فناوری به عنوان فرآیند مطالعه و دستکاری ماده در مقیاس نانو به شمار می آید. مقیاس نانو در بردارنده هر چیزی در محدوده از ۱ الی ۱۰۰ نانومتر (nm) می باشد. نانومتر در حقیقت برابر با ۱ بیلیونیوم یک متر به شمار می آید. مواد در سطح مقیاس نانو ممکن است در مقایسه با همتایان مواد بالک خود دارای خواص مختلفی باشند، نظیر: رسانایی فزاینده الکتریکی، مقاومت افزایشی، یا رفتارهای شیمیایی جدید. این ویژگی ها را می توان همراه با مولفه های جدید و مفید واقعی نانو تکنولوژی مورد بررسی و استفاده قرار داد.
دو رویکرد متعارف جهت طراحی مواد در سطح نانو با توجه به نانو فناوری وجود دارد: رویکرد “بالا به پایین” و رویکرد “پایین به بالا”. رویکرد بالا به پایین بر روی ایجاد چیزهای مورد نیاز در حد کوچکتر تمرکز دارد، و در عین حال حفظ خواص مقیاس بالک یا عادی و حجیم آنها نیز مدنظر می باشد. در مقابل رویکرد پایین به بالا بر روی مهندسی مواد از اتم ها یا مولکول ها بر مبنای خواص سطح نانوسکوپی آنها تمرکز دارد [۱]. نانو فناوری برحسب مواد سازه ای، غالباً جهت ایجاد مواد قوی تر و کارامدتر به کار گرفته می شود، و در عین حال خواص نوین این مواد بسیار مطلوب به حساب می آیند.
 
نانوفن آوری در بتن
بتن متشکل از ذرات  نانو تا ماکرو سایز بصورت تعلیق در ماتریس کلسیم – سیلیکات – هیدرات (C-S-H) می باشد. غالب جایگزین های نانو فناوری برای بتن شامل شکل خاصی از برهمکنش با ماتریس C-S-H می باشند [۱]. برخی از مواد مورد استفاده در نانو مهندسی بتن عبارتند از: نانو سیلیکا، نانو SiO2، Fe2O3 و نانو لوله های کربنی / نانو الیاف [۱].
آزمایشات نشان دهنده آن می باشند که SiO2 نانو سیلیکا قابلیت افزایش کاربردپذیری بتن (قابلیت پر کنندگی قالب / شکل بصورت مطلوب) مقاومت در برابر آب، مقاومت در برابر خوردگی کلسیم و همچنین افزایش استحکام آن را خواهد داشت. اضافه نمودن ۱۰% نانو سیلیکا قابلیت افزایش تاب فشردگی ملات سیمان (ماده اصلی در بتن) به میزان تا ۲۶% را فراهم می آورد. در همین حال اضافه نمودن ۱۵% دوده سیلیسی تنها سبب تقویت ۱۰ درصدی آن خواهد شد. چنین موردی برابر با ۲۵/۰% نانو سیلیکا می باشد که همچنین سبب افزایش مقاومت خمشی تا ۲۵% می گردد [۱]. این تاب فشردگی بیشتر به عنوان یک ویژگی بالقوه و مفید در پی ها یا فوندانسیون های ساختمان های بزرگ تلقی می گردد.
یکی دیگر از نانو مواد قابل توجه نانو TiO2 (تیتانیوم (IV) اکسید) است که سبب ایجاد خواص خود تمیز شوندگی برای بتن می شود.
علاوه بر خاصیت خود تمیز شوندگی، نانو TiO2 سبب می شود تا بتن از قابلیت تجزیه فتوکاتالیستی آلاینده ها همانند کربن مونوکسید و ترکیبات آلی فرار (VOCها) برخوردار گردد. این مورد سبب می شود تا این نوع از بتن از کاربرد مطلوبی جهت استفاده در نماهای ساختمان یا پیاده روها، در نواحی متراکم شهری، برخوردار باشد. با این وجود، این تأثیر به واسطه گذشت ایام و به علت فرایند کربوناسیون تدریجاً کارایی خود را از دست می دهد. علاوه بر تأثیرات نوین TiO2، چنین موردی سبب می شود تا بتن از استحکام خمشی، تاب فشردگی، و مقاومت سایشی بالایی برخوردار شود، که خود سبب خواهد شد تا چنین ماده ای به عنوان یک ماده سازه ای زیست پذیر و بادوام مطرح شود.
شکل ۱٫ نور ماورای بنفش با قابلیت خنثی سازی مواد سمی در بتن غنی شده با TiO۲.
مطالعات اندکی تاکنون در ارتباط با کاربرد نانو Fe2O3 (اکسید آهن (III)) در ترکیبات بتن ارائه شده اند. همانند نانو سیلیکا و نانو TiO2، نانو Fe2O3 سبب افزایش استحکام خمشی و تاب فشردگی بتن می شود. اما این ماده همچنین فراهم آورنده یک ویژگی خود- حسی جدید برای بتن نیز می باشد. Fe2O3 سبب می شود تا بتن دارای نوعی مقاومت الکتریکی در برابر تغییرات، برحسب بار وارد آمده بر آن، باشد. این مورد را می توان به طور احتمالی به عنوان ماده جایگزین، یا ماده بکار گرفته شده در کنار مواد یا مصالح دیگر همانند حسگرهای زاویه دار و دستگاه های GPS به منظور ارائه سیستم های نظارتی سازه ای دینامیکی مشابه با موارد استفاده شده در هتل Rixos مورد استفاده قرار داد [۲].
با توجه به مواد تقویتی نانو، نانو لوله های کربنی / نانو الیاف (CNTs/CNFs) مورد مطالعه قرار گرفته اند که نشان دهنده موفقیت بسیار زیادی در این عرصه می باشند. این تأثیرات ممکن است با توجه به کاربرد CNTهای چند جداره (MWCNTs) CNTهای تک جداره (SWCNTs) یا CNFها و همچنین روش پاشیدگی کاربردی متفاوت داشته باشند (شکل ۳) [۱].
آزمایشات دیگری با استفاده از CNTها، نشان دهنده خواص پل گذاری ترک، علاوه بر برخی از ویژگی های مرتبط اراده شده در آزمایشات قبلی، می باشند (شکل ۲). پل گذاری بر روی ترک می تواند برای بتنی مناسب باشد که در معرض مشکلات مربوط به شرایط آب و هوایی قرار گرفته است، و از این طریق قابلیت کندسازی تخریب در نتیجه چرخه های یخ زدگی و ذوب شدن مجدد یخ ها به وجود خواهد آمد.
شکل ۲٫ فرایند پل گذاری ترک مشاهده شده در کامپوزیت های سیمان ـ CNT
نانو تکنولوژی ارائه دهنده ویژگی های امیدبخشی در ارتباط با صنعت ساخت و ساز می باشد. با این وجود، چالش های بسیاری وجود دارند که می بایست قبل از پیاده سازی این مورد آنها را مورد خطاب قرار داد. مشکل قابلیت پراکندگی سازی یا پاشیدگی مواد، مخصوصاً در مواد تقویتی نانو کربنی، به واسطه ویژگی خود جذبی و آب گریزی ذاتی، مشکل هزینه، به واسطه گران بودن نانو مواد و ابزارهای مورد نیاز، مسایل مربوط به ایمنی، با توجه به جدید بودن این رشته، و عدم انجام آزمایشات کامل، و در نهایت جایگزینی موادی که از عمر چند دهه برخوردار باشند، با توجه به چگونگی کاربرد بتن، برخی از مسایلی هستند که از پیاده سازی گسترده چنین فرایندی جلوگیری می نمایند [۱]. راه حل آشکار برای مشکلات پاشیدگی این مواد در مصالح مورد نظر، تخصیص هزینه و مشخص نمودن ایمنی در ارتباط با تحقیقات گسترده در زمینه نانو تکنولوژی می باشد.
با این وجود، مشکل تغییر راهکارهای صنعتی به عنوان یک مسئله منحصربفرد به شمار می آید چرا که چنین موردی وابسته به نظر کارخانجات و تولیدکنندگان و درک آنها از مفهوم کاربرد نانو تکنولوژی در بتن می باشد. علیرغم شرایط کنونی، آینده مشخص کننده احتمالات بسیاری در ارتباط با کاربرد بتن با قابلیت نانو فناوری می باشد.
نتایج
رویکرد استفاده شده
یک افزایش در مدول یانگ (سفتی) بتن با کاربرد صمغ عربی و بدتر شدگی کلی خواص مکانیکی بدون استفاده از آن
CNT های پاشیده با و بدون صمغ عربی
CNTها به خوبی پراکنده گردیده اما هیچگونه تغییرات معنی دار در خواص مکانیکی مشاهده نمی شود
CNT های پاشیده در آب با استفاده از ترکیبات سطحی قبل از ترکیب با بتن
پاشش خوب همراه با افزایش ۵۰ % در تاب فشردگی و ارتقای کاربردپذیری
MWCNTهای کاربردی با پوشش دهی سبک بر روی پلیمرهای پلی آکریلیک سید
پاشش کلی مناسب، با این حال امکان بروز پاکت های غلیظ CNF ها وجود دارد. مشخص سازی ظرفیت فزاینده باربری
CNF ها فرآوری شده با نیتریک اسید و پاشیده شده با استون
یک محتوای نانو تقویتی ۲۰% در برابر درصدهای نسبتاً کوچک استفاده شده در آزمایشات دیگر (<1%).  یک افزایش ده برابری در رسانایی الکتریکی
CNT ها و CNF ها به طور مستقیم بر روی ذرات سیمان رشد می کنند
شکل ۳٫ خلاصه آزمایشات مختلف با توجه به پاشیدگی CNTها و CNFها در بتن
 
 
نانو سلولزها
نانوسلولزها به عنوان یک دسته گسترده ای از نانو مواد به شمار می آیند و علت آن را می توان شمولیت هرگونه ماده نانو مهندسی ساز از سلولز دانست. میزان متغیر بودن آنها از الیاف سلولز نانو بلوری کوتاهتر (NCC) تا الیاف سلولز میکروفیبریل درازتر (MFC) را شامل می شود. این مواد از نقطه نظر خواص بسیار متفاوت هستند، با این وجود، ویژگی های علمی عمدتاً برحسب برخی از مؤلفه های قابل توجه آنها مد نظر هستند که شامل خواص اساسی است که این مواد به طور شایع در اختیار دارند، همانند دسترسی در مقیاس بزرگ به عنوان مواد تجدیدپذیر، استحکام مکانیکی خارق العاده، مساحت زیاد سطح و نسبت منظر مطلوب، همراه با خواص انسدادی، ثبات ابعادی، قابلیت زیست تجزیه پذیری و زیست سازگاری [۳].
منوط به اهداف مورد نیاز می توان از یک یا چند مورد از این خواص برای مواد تحت ساخت استفاده نمود.
سلولز نانو بلوری از قطری در حدود ۵ نانومتر و طول ده ها نانومتر برخوردار می باشد [۳]. به واسطه این نسبت منظری تقریباً اندک و اندازه فیبری کوچک، NCC دارای خواص بسیاری به صورت مشترک با نانوذرات می باشد و بدینسان قابلیت کاربرد در بسیاری از مؤلفه های کاربردی یکسان را خواهد داشت (شکل ۳). از این ماده می توان به عنوان یک ماده پرکننده، یا ارتقا دهنده استحکام برای مواد با مقیاس بالک، همانند بتن یا سیمان، و همچنین به عنوان مؤلفه منحصربفرد در مواد کامپوزیتی نانو مهندسی ساز استفاده نمود [۳].
سلولز میکروفیبریل از قطری حدوداً ۵۰۰ نانومتر و طولی برابر صدها میکرون برخوردار است. نسبت منظری زیاد سبب می شود تا خواص MFC مشابه با میکروفیبریل باشد و اجازه استفاده از آن در سازه های مبتنی بر الیاف و کامپوزیت های مربوطه را می دهد [۳]. MFC از قابلیت لازم جهت ساخت لایه ها یا فیلم های مطلوب با میزان نفوذپذیری یا تراوایی بسیار اندک در برابر هوا و باکتری ها برخوردار می باشد. در صورتی که از این لایه ها به عنوان مواد آبگریز استفاده شود، آنها را می توان به عنوان مواد انسدادی کارآمد در برابر تبخیر در ساختمان ها بکار برد. MFC همچنین جهت ساخت صفحات نمایشی انعطاف پذیر در صنایع الکترونیک استفاده می شود [۳]. این رویکرد را می توان جهت ایجاد پنجره های انعطاف پذیرتر و قوی تر بکار گرفت، که بر مبنای آن قابلیت ایجاد احتمالات جدید در صنعت معماری با در نظرگیری منحنی های یکنواخت تر بر روی ساختمان های بلند به منظور ایجاد نوعی مقاومت در برابر باد و فراهم نمودن ظاهری زیباتر وجود دارد.
به علاوه امکان هواژل نمودن MFC  (ژل هایی که جزء  سیال  آن  به وسیله  گاز  جایگزین می شود) نیز وجود دارد. هواژل ها دارای استحکام حیرت انگیزی در برابر نسبت های وزنی می باشند و همچنین عایق های بسیار خوبی نیز به حساب می آیند (به واسطه رسانش حداقلی آنها در ارتباط با پاکت های هوایی) [۴]. این دو خاصیت سبب می شود تا آنها به عنوان مواد ایده آل برای عایق بندی ساختمان ها در نظر گرفته شوند و در ترکیب با هزینه تولید نسبتاً ارزان تر نانو سلولز، قابلیت کاربرد آنها برای ساخت و سازهای انبوه صنعتی نیز میسر می باشد.
نانو سلولزها از پتانسیل زیادی در صنعت ساخت و ساز برخوردار بوده و می توان با استفاده از ضایعات آلی حاصل آمده از محصولات کشاورزی و محصولاتی که تاریخ آنها منقضی شده است اقدام به تولید انبوه آنها نمود [۵]. مشکل پیاده سازی آنها عدم وجود تحقیقات مکفی به وسیله صنایع مختلف جهت تولید روش های کاربردی عملی می باشد. به علاوه، زمان کافی نیز در ارتباط با بروز تغییرات در صنعت از زمان پدیدار شدن این ویژگی ها در اختیار نبوده است. راه حل هر دوی این مسایل در حقیقت زمان می باشد که بر مبنای آن می بایست تحقیقات بیشتری جهت پشتیبانی از نانو سلولزها و ارائه کاربردهای عملی تر در این زمینه انجام داد و به علاوه لازم است تا به طور کلی توجه بیشتری به رشته نانو فناوری داشته باشیم.
نتیجه گیری
آینده در بردارنده احتمالات بسیاری در خصوص کاربرد نانو تکنولوژی در زمینه مواد و مصالح ساختمانی می باشد. از تولید بتن های قوی تر تا ارتقای ویژگی های عایق بندی و کاربردهای بسیار دیگر، همگی جزء مواردی به شمار می آیند که  در بردارنده  تحقیقات  در این رشته  می باشند. این پیشرفت های فناوری همچنین شامل چالش هایی هستند که می بایست آنها را قبل ازکاربرد گسترده مرتفع نمود. چالش هایی همانند هزینه، تولید مقیاس انبوه، عدم سازگاری های فناوری، و تمایل صنعتی جهت پذیرش رویکردهای جدید از جمله این موارد به شمار می آیند. لازم است تا قابلیت فایق آمدن بر این چالش ها وجود داشته باشد. با انجام تحقیقات و تخصیص زمان بیشتر، نانو مواد را می توان بطور احتمالی در آینده به عنوان یکی از مؤلفه های استاندارد مواد ساختمانی به شمار آورد.
 
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
تماس با ما

اکنون آفلاین هستیم، اما امکان ارسال ایمیل وجود دارد.

به سیستم پشتیبانی سایت ایران ترجمه خوش آمدید.