Нанотехнологии в строительстве

Сравнительно не так давно на проходившей в Москве выставке CityBuild состоялся круглый стол на тему «Нанотехнологии в строительных работах», где собравшиеся с интересом определили о практике внедрения нанотехнологий при производстве бетона, стекла, и других стройматериалов.

Согласно точки зрения специалистов, верхняя планка при разработке бетонов — сделать материал не только надежным, гидронепроницаемым, долговечным, вместе с тем еще и самоочищающимся. Идея весьма верная, не смотря на то, что больше похожа на мечту.

Такие помыслы приходят в голову, в то время, когда идешь по ветхому району Москвы, и видишь отштукатуренные фасады с красивой лепниной, каковые последний раз  мыли и обновляли в случае если  не при царе, то практически сразу после него… А вот у строения, выстроенного в Риме  из белого как снег бетона (правильнее это железобетон, но железа не видно), взятого  с применением нанотехнологий,  таких неприятностей быть неимеетвозможности, потому, что бетон имеет функцию самоочищения. В цемент входятнаночастицы диоксида титана.Нанотехнологии в строительстве

Поверхность бетона, замешанного на белом наноцементе, способна самоочищаться благодаря фотокатализу. Действительно, в очистке строения кроме этого участвует солнечный свет: в лучах солнца диоксид титана трудится как катализатор, ускоряющий химическую реакцию. В  результате загрязнители разлагаются на кислород, соли, другие вещества и воду.

Эффект   пребывает в том, что в следствии химической реакции поверхность бетона делается гидрофильной, водоотталкивающей, а грязь,  «разложенная» методом катализации, отторгается от поверхности  и  дождем.  И без того неизменно, потому, что дожди и солнечный свет – это обычные регулярные явления природы, и, в также время, «самоочистители» для  строения из нанобетона.

Необходимо подчеркнуть, что опыты с самоочищающимися  поверхностями строений до тех пор пока выполняют, по большей части, за рубежом. По крайней мере, готовых объектов не так уж большое количество. Для примера специалисты приводят Громадной Национальный театр в Пекине, имеющий под сферическим куполом, выстроенным из бетона и стекла, театр, концертный зал и оперу, другими словами три независимые площадки.

Помимо этого, под неспециализированной сферической кровлей расположены выставочные залы, рестораны и магазины. Но Пекинский Национальный театр примечателен не только вместительностью и самобытной «архитектурой жанров», но и самоочищающейся поверхностью купола. Его прозрачная куполообразная  кровля  неизменно чиста, потому, что покрыта узкой пленкой, сделанной из наночастиц диоксида титана.

 

Купол самоочищается «по аналогичной схеме», что и строение из белого бетона.

В лучах солнца происходит фотокатализ, а после этого всю грязь, разложенную в следствии химической реакции «на частицы», смывает очередной ливень. К этому небходимо отметить, что строение театра выстроено посередине неестественного озера, а стеклянная поверхность кровли-купола, в следствии регулярного самоочищения, постоянно остаётся прозрачной. Через многослойное теплоизоляционное стекло, которым выложен целый купол, возможно заметить,  что происходит в.

 

Все  это смотрится превосходно, тем более что действо разворачивается посредине неестественного озера. Согласно точки зрения специалистов, производство наностекла и самоочищающегося нанопокрытия для стекол – направление весьма перспективное. Оно,  непременно, будет обширно развиваться.

Уже на данный момент на рынке показались окна, каковые не требуется мыть, потому, что в следствии обрисованных выше реакций всю грязь смывает дождевая вода. Действительно, сейчас  и ливень не очень-то чистый, но в любом случае он зальет кроме того вымытое стекло, и нет никакой возможности мыть окна по окончании каждого дождя. Мыть окна – это не самое сложное.

Все больше в Москве и других больших городах появляется строений-«аквариумов», каковые имеют всецело прозрачный фасад.

Очевидно, в том месте использованы не простые стекла, а материал особенной прочности, но его светопрозрачность ко многому обязывает.  Налет грязи на стекле сводит на нет пафосную респектабельность прозрачных строений.

Их нужно всегда мыть, а это через чур дорого и сложно.

А потому самоочищающееся нанопокрытие для прозрачных фасадов – это гарантия их востребованности в градостроительстве. Не считая фасадов имеется еще одна область, где необходимы неизменно чистые стекла –  солнечные батареи. Их, в большинстве случаев, устанавливают на кровле, довольно часто на скатной кровле коттеджей, а потому для «несложной хозяйки» солнечные коллекторы не очень-то дешёвы.

В также время налет грязи очень сильно снижает эффективность солнечных батарей.

Эксперты уверены в том, что в скором будущем производители солнечных коллекторов будут деятельно применять наноэффект самоочищения при производстве продукции, потому, что в Израиле открыта очень перспективная методика изготовления «солнечных» стекол. В базе разработки лежит метод упорядочения микроскопических (правильнее говоря, в простой микроскоп их по большому счету не видно) пептидных нанотрубок.

  Дело в том, что трубки имеют плоскую поверхность, которая совсем не намокает.

В случае если собрать поверхности пептидных нанотрубок в единый слой, то капли воды будут скатываться, совсем не оставляя следа, но увлекая за собой частицы пыли. Как сообщено выше, процесс очищения  происходит не только с пылью, но и  с въевшейся грязью, которую самоочищающаяся наноповерхность расщепляет на отдельные частицы в ходе катализа.

Но израильские ученые трудились по узко специальной проблеме: в пустынных районах Израиля большое количество солнца, довольно много солнечных батарей, потому, что в том месте это главный источник энергии, и предостаточно песочной пыли, которую ветер наметает на стеклянную поверхность коллекторов. А потому ненамокающая  поверхность, которую возможно взять посредством пептидных нанотрубок, именно и обязана решить проблему очистки солнечных батарей. Углепластики

Один из композиционных наноматериалов, выпуск которых удачно освоен  в Российской Федерации, – это углепластик. Материал имеет разное использование, в частности его применяют для производства подшипников и других  механизмов, но  строительная отрасль кроме этого  забрала углепластик на вооружение. В рамках подготовки к Олимпиаде,  в Сочи из углепластика выстроили мост.

Главная достопримечательность сооружения пребывает в том, что мост красив при включенной подсветке. Особенно впечатляют прозрачные перила, отсвечивающие бриллиантами. Очевидно, зерен алмазов в том месте нет, потому, что в состав материала включены наноалмазы.

По оценке специалистов, каркас необыкновенного моста выполнен из композитного материала, в состав которого входят  нанотрубки и медь.

 

Бронзовые включения придают углепластику огнестойкость, а углеродные трубки уменьшают деформацию материала. К этом небходимо отметить, что конструкция имеет маленькой вес.

Мост рекомендован только для пешеходов, имеет износостойкое покрытие, содержащее углеродные волокна и нанокарбиды.

Согласно точки зрения специалистов, производители наноматериалов сделали грамотный ход в сторону развития нанотехнологий.

 

Новый мост  — это и презент городу Сочи к Олимпиаде, и собственного рода демонстрация имеющихся достижений  в области  нанотехнологий в строительной отрасли. Пеностекло

Пеностекло – это еще один наноматериал, что все больше отвоевывает собственную нишу на строительном рынке. Как часто не редкость, новый материал стартовал в западных государствах. Пеностекло — это утеплитель, что имеет функции стекла, и  последовательность преимуществ если сравнивать с  обширно распространенными утеплителями.

В частности, аналитики утверждают отличия отечественного пеностекла от западных образцов.

В Российской Федерации наладили производство пеностекла из стеклобоя, что значительно удешевляет продукцию, потому, что пеностекло возможно создавать из отходов стекольной индустрии. Битое стекло смешивает с реагентами, и измельчают до столь небольшой фракции, что материал попадает в разряд  нано. Взятую массу нагревают, по окончании чего на поверхности образуется узкая нанопленка.

Она, во-первых, придает материалу особенную прочность, а во-вторых, разрешает пеностеклу «дышать», что совсем не характерно для простых стекол, но характерно  теплоизоляционным материалам. Но специалисты выделяют, что не всякое пеностекло пропускает пар. «Умение дышать» – это нужное уровень качества для ограждающих конструкций, но в некоторых случаях пользуются спросом другие свойства  пеностекла. Данный материал производят с громадным диапазоном плотностей.

В пеностекле заключено огромное количество микроскопических ячеек, каковые, благодаря особенной разработке производства пеностекла, вовсе не ухудшают прочностные качества материала.  Пеностекло может сочетать в себе свойства гидро- и теплоизоляционного материала. Его применяют  для утепления кровли, фасадов, на парковках а также при сооружении плавучих конструкций.

В отличие от классических, самый распространенных минеральной (ваты и утеплителей пенополистирола),  каковые в большинстве случаев обкладывают мембраной либо иными влагозащитными пленками, дабы они не отсыревали, и не теряли собственных эксплуатационных качеств, пеностекло в аналогичной «заботе» не испытывает недостаток, потому, что сам по себе утеплитель водонепроницаем. Специалисты уточняют, что пеностекло является легкий и прочный мелкопористый материал.

Образно говоря, это «мелкораздробленная» стеклянная пена, которая в некоторых случаях (как сообщено выше) имеет разделение до размеров нано. Не смотря на то, что, очевидно, столь небольшая фракция пеностекла больше пользуется спросом для самоочищающихся поверхностей, а «легко утеплитель» может иметь и другие характеристики. В частности,  для пеностекла характерно хорошее шумопоглощение.

Как любое стекло, данный материал совсем не горючий, при расплавлении не выделяет газов.

Помимо этого, пеностекло устойчиво к различным  испарениям и кислотам, оно не впитывает запахи, а потому данный материал надёжен для утепления «химически агрессивных» объектов.     Специалисты выделяют, что пеностекло не запрещаеться к применению на ядерных электростанциях.

Помимо этого, материал эргономичен  в эксплуатации, потому, что пеностекло  легко обрабатывается, из него возможно изготавливать фасонные изделия фактически любой формы. Нанодревесина

Само собой разумеется, понятие древесина с приставкой нано звучит пара необычно, в случае если учитывать, что дерево – только природный  продукт, а не какой-нибудь композит, намешанный по плану человека.

Но нанотехнологии все же добрались до древесины, методом ее измельчения до отметки наночастиц и создания на базе глубоко переработанного материала клееной  нанопродукции. Очевидно, производству нанодревесины предшествовал долгий процесс опробований.

Древесину, «растертую в нано», подвергли вакуумной сушке, а после этого намешали со особой пропиткой.

Специалисты выделяют, что над усовершенствованием и разработкой  нанодревесины трудятся многие НИИ, один из результатов оказался таким. Эксперты создали разработку, разрешающую в едином производственном цикле, в ходе вакуумной сушки, обработки и пропитки  приобретать  нанокомпозит древесины.

Помимо этого, в рамках разработки, из сибирской лиственницы  создают вытяжку особенных веществ: арабиногалактана и дигидрокверцетина.

Тут необходимо подчеркнуть, что вытяжки со сложными заглавиями нужны не только для строительной индустрии, но и в качестве лечебного средства. Высокая молекулярная масса, свойство легко растворяться в воде и образовывать раствор с низкой вязкостью делает вытяжки хорошей «подкормкой» для нужной флоры кишечника.

Кстати, получение  арабинагалактана и дигидрокверцетина кроме этого относят к области нанотехнологий, но, очевидно,  в то время, когда речь заходит о лекарствах, подразумевают применение нано в медицине. Тут на лицо редкий случай, в то время, когда одинаковые нановещества возможно использовать как лекарства (либо как пищевые добавки) и как добавки к строительным материалам.

Эксперты выделяют, что свойство арабиногалактана легко попадать через капилляры в растительную либо животную ткань (что и происходит, в то время, когда вещество применяют как лекарственное средство) пользуется спросом кроме этого в строительстве и технике.    Арабиногалактан образует нерастворимые нанокомпозитные комплексы с нерастворимыми молекулами разных веществ. А потому в индустрии пользуются спросом клеящие особенности нанокомпозита, например, для пропитки бумаги.

Но новая разработка разрешает применять арабиногалактан и дигидрокверцетин (о его особенностях – ниже) для производства деревокомпозитных материалов, сделанных, к примеру,  из низкокачественной  лиственницы . Другими словами возможно  переносить вытяжку, забранную из одного, более дорогого древесного материала  — в второй, более недорогой.

 

Благодаря новой технологии получается, что возможно «заимствовать» хорошие эксплуатационные особенности у полезной древесины и передавать их недорогому древесному сырью. Второе вещество дигидрокверцетин, извлекаемое в виде вытяжки из нанодревесины, есть сильным антиоксидантом.  Дигидрокверцетин владеет свойством захватывать свободные радикалы и биологических тканях (а также, в древесине) и так предотвращать гниения и процессы окисления.

Помимо этого, дигидрокверцетин блокирует горение материала, а потому есть одним из компонентов, повышающих противопожарные особенности древесины. Помимо этого, дигидрокверцетин применяют, к примеру, для предотвращения биологической коррозии в трубопроводов, и на поверхностях вторых материалов, где пользуется спросом  данное свойство. Аналитики утверждают, что действуя по  новой разработке, в ходе сушки сибирской лиственницы, два обрисованных выше вещества извлекают в комплексе.

В частности, извлеченный водный экстракт содержит молекулу дигидрокверцетина, заключенную в макромолекулы арабиногалактана. Так, как сообщено выше, по окончании модификации столь  необыкновенный наноматериал используют  для пропитки малоценной древесины. По окончании чего увеличивается ее  цена и качество. Нанотехнологии в дорожном постройке

Кое-какие направления внедрения наноматериалов уже имеют собственную «историю эксплуатации», потому, что использование наномодификаторов началось более пяти лет назад.  На сегодняшние сутки трудятся предприятия, и деятельно расширяется производство по выпуску нанокомпонентов, каковые додают в дорожное покрытие, по окончании чего оно делается надежным, долговечным и достаточно упругим.

 

Любопытно, что сырьем для производства наноматериала помогают ветхие автопокрышки (не страно, что дорожному полотну характерна упругость). Вот уж вправду, нескончаемый сырьевой придаток к автодороге. какое количество будут строить дороги, столько в избытке будет отработанных автопокрышек… И когда не пробовали пристроить во «вторую жизнь» отработавшую «машинную обувку».

какое количество «украсили»  муниципальных  дворов, применяя  выкрашенные «колеса с цветами», вместо красивых  уличных кашпо. Толи не знали коммунальщики  куда девать ветхие  покрышки от своих автомобилей, толи действительно желали дешево и со злобой облагородить подведомственные дворы. И вот, наконец, обучились размалывать покрышки в труху (другими словами до состояния наночастиц), изготавливать особый компонент   и додавать его в дорожное покрытие.

Но самое основное, уже возможно подвести первые итоги.

Согласно точки зрения экспертов, дороги, выстроенные пара лет назад, выдержали опробования. Их сравнили с автострадами, подобными по нагрузке, выстроенными в тот же период, по строго выдержанной технологии, но без применения  нанодобавок.  По окончании чего специалисты заключили: «нанодороги» выстояли лучше.

Сравнивали и отдельные характеристики дорожного полотна.

Согласно точки зрения специалистов, во-первых, «нанополотно» на пятый год эксплуатации осталось фактически как новое.

В среднем, благодаря применению нанодобавок, долговечность покрытия увеличивается приблизительно на треть, если сравнивать с простым асфальтом, предназначенным для дороги с подобной транспортной нагрузкой.

Наряду с этим свойство покрытия переносить осенне-зимний период, выдерживать оттаивание и замораживание, приблизительно на порядок лучше у того полотна, в которое добавили наномодификатор, сделанный из отработанных автопокрышек.

Специалисты выделяют, что главные недостатки нового дорожного полотна именно и проявляются по окончании весеннего паводка, в то время, когда водой другой раз  вымывает солидные  куски асфальта.

Тогда все вспоминают классику о извечных русских бедах, ругают дорожников, и государственныхы служащих, израсходовавших  бюджетные деньги. Но, деньги на ремонт  – это особенная беда русских дорог.

Частенько их совсем распределяют ближе к осени, в то время, когда свежее полотно обильно поливает дождями.

Само собой разумеется, имеется скептики, которое уверяют, что «нанодорогу» строили посуху, по строго выдержанной технологии, и если бы так строили простые дороги, то вид транспортных артерий по окончании пятилетней эксплуатации кроме этого радовал  глаз. Иначе, за последние годы выстроено уже хватает дорог с применением наномодификаторов, и не всегда  клали полотно в совершенных условиях. Исходя из этого эксперты уверены в том, что эффект от применения «нанопокрышек» непременно имеется.

Но, добавление наномодификаторов в асфальтовое дорожное полотно было лишь первым шагом, за которым последовало усовершенствование асфальтобетонных покрытий. Акцент сделан на магистралях, эксплуатируемых в условиях излишней нагрузки, где перемещение грузовиков имеет высокую интенсивность. Специалисты выделяют, что на данный момент, говоря образно, автомобилей больше чем дорог, и не только в Москве.

  

Практически 50 процентов автострад федерального значения перегружены, другими словами «перевыполняют» собственный нормативный ресурс, и значительно уменьшается их запас прочности, появляется колея, скоро разрушается покрытие. Введение наномодификаторов, в состав которых входят эластомерные наночастицы (это и имеется продукт переработки ветхих автопокрышек)  делает асфальтобетон более пластичным.

В частности, наночастицы мешают образованию трещин на дороге, каковые (особенно в случае если это через чур нагруженная автострада) подвергаются важной деформации на изгиб. Так, благодаря  применению наномодификатора в составе асфальтобетонных смесей  возрастает прочность дорожных покрытий, их  устойчивость к растрескиванию и образованию колеи.

Специалисты уверены в том, что особенный эффект достигается при эксплуатации дороги зимой, поскольку при низких температурах наномодификатор еще больше  снижает усталостное напряжение в асфальтобетонном покрытии.

Твитнуть Галина Свинина

Рандомные показатели записей:

Нанотехнологии в строительстве


Подборка наиболее релевантных статей: