Nanotechnologia w przemyśle chemii budowlanej

• Strona główna
• Artykuły
• Nanotechnologia w przemyśle chemii budowlanej

2015-01-22

Prof. Lewandowska tłumaczy, że z danych literaturowych wynika, że rozwój tradycyjnych materiałów ceramicznych jest utrudniony ze względu na ich dużą skłonność do pękania, wysoką porowatość oraz trudności z wykonaniem elementów o skomplikowanych kształtach. Dlatego coraz więcej ośrodków naukowych i firm postawiło na rozwój nanotechnologii. W przypadku ceramiki istnieją dwa rodzaje materiałów: nanoceramika i ceramika zbrojona cząstkami o manometrycznej wielkości. W pierwszym z nich modyfikacja polega na zastosowaniu substratów, których wielkość nie przekracza 100 nm (w praktyce wynosi od kilkunastu do 300 nm). Natomiast zbrojenie ceramiki polega na zastosowaniu manometrycznych modyfikatorów między innymi nanorurek, nanoproszków. Dynamiczny rozwój nanomateriałów ceramicznych sprawił, że są one coraz częściej stosowane w budownictwie. Do najczęściej modyfikowanych materiałów budowlanych zaliczyć można beton, płytki, cegły, szyby elewacyjne oraz urządzenia sanitarne.

- W przypadku betonu modyfikacja polega na wprowadzeniu do mieszanki cementowej nanorurek lub nanowłókien węglowych. Nanomateriały węglowe mają dużo większą wytrzymałość, odporność korozyjną, przewodność cieplną i elektryczną niż obecnie stosowane tradycyjne zbrojenia betonu. Głównym ograniczeniem w zastosowaniu nanowypełniaczy jest ich nierównomierna dyspersja w mieszaninie cementowej. Problem ten rozwiązała fińsko-rosyjska grupa badawcza, która opracowała metodę syntezy nanorurek i nanowłókien na powierzchni cementu. Metoda oparta została na powszechnie znanej metodzie CVD. Katalizatorem reakcji chemicznych w tej metodzie są tlenki magnezu, glinu i krzemu – opowiada prof. Małgorzata Lewandowska. - Z badań wynika, że otrzymany nanobeton jest lżejszy, ma dwukrotnie większą wytrzymałość na ściskanie i 40-krotnie większą przewodność prądu elektrycznego. Kolejnymi przykładami budowlanych materiałów ceramicznych, w których zastosowano nanomateriały są gresy, terakota, cegły elewacyjne. Optymalizacja polega na dodaniu do ceramiki rozdrobnionego TiO₂ lub pokryciu powierzchni gotowego wyrobu cienką warstwą tlenku. Rozdrobniony nanomateriał powoduje, że pokryte nim powierzchnie wykazują efekt samooczyszczenia. Również masy ceramiczne, z których wytwarzane są urządzenia sanitarne (umywalki, sedesy) są modyfikowane nanocząstkami w celu zmniejszenia ich porowatości i rozwinięcia powierzchni. Dzięki czemu woda, brud oraz inne zanieczyszczenia mogą być łatwo usunięte bez konieczności stosowania środków chemicznych – dodaje prof. Lewandowska.

Przywołuje przykład firmy Hüper Optik, która wyspecjalizowała się w wytwarzaniu cienkich nanoceramicznych foli stosowanych przy produkcji szyb elewacyjnych. Folie te wykorzystywane są jako panele solarne doskonale odprowadzające energię słoneczną. Zaletą szyb jest również 99% ochrona przed promieniowaniem UV oraz brak barwników zapewniający naturalny widok. Istnieją również okna elektrochromatyczne, w których zastosowano specjalne nanowarstwy przewodzące prąd. W wyniku przepływu ładunku elektrycznego okna mogą zmieniać swoją barwę o 15%. Pozwala to na zmniejszenie kosztów działania klimatyzacji.

chemia budowlanananotechnologiabadania i rozwój