نانولوله كربني مي تواند صنعت ساختمان را متحول كند (ديدگاه خانم مهندس حسين پور)

نويسنده:سيد امير غفاري

علي رغم رشد سريع تحقيقات نظري و عملي علوم و فنون نانو در كليه زمينه ها، توجه كمي به كاربردهاي اين پديده در صنعت ساختمان معطوف شده است. اخيراً استفاده از تقويت كننده ها و استحكام دهنده هاي نانويي مانند نانولوله كربني در مصالح ساختماني رواج بيشتري يافته و موج جديدي با شتاب فزاينده، صنعت ساختمان را در برگرفته است. متن زير حاصل گفتگوي شبكه تحليلگران تكنولوژي ايران (ايتان) با خانم مهندس حسين پور، عضو كادر آموزشي دانشكده مهندسي شيمي دانشگاه صنعتي اميركبير، در مورد كاربردهاي نانوتكنولوژي در ساختمان است:

نانولوله كربني

نسل جديدي از كربن است كه از مواد نانوكربني ساخته شده است. اين ماده كه مستحكم تر از فولاد، سبك تر از آلومينيوم و رساناتر از مس است، كاربردهاي زيادي دارد كه موارد كليدي آن شامل الكترونيك، حسگرها، مواد و مصالح ساختماني، پركن ها ( Fillers ) و غيره است. مثلاً اين ماده به عنوان پركن در صنايع پلاستيك و رنگ به عنوان جايگزين كربن سياه استفاده مي شود كه يكي از كاربردهاي رايج آن است.

خواص نانولوله كربني

خواص فلزي و شبه فلزي كربن نانوتيوب با تغيير در ساختار، به جاي تغيير در تركيب بدست مي آيد. اين خواص ويژه در نانوالكترونيك كاربردهاي زيادي به وجود مي آورند.

از ديدگاه مكانيكي، كربن نانوتيوب ( CNT ) قوي ترين ماده اي است كه تا به حال شناخته شده است. اين ماده بسيار مستحكم به شدت انعطاف پذير نيز هست به طوريكه قابليت خم شدن به شكل دايره و يا حتي گره خوردن را دارد. اين رفتار مكانيكي ويژه، علاقه مندي زيادي جهت استفاده از آن در مصالح ساختماني ايجاد كرده است. پتانسيل هاي استفاده از CNT هنوز قابل تامل و تعمق است.

كاربرد نانوتيوب در صنعت ساختمان

حداقل سه عرصه گسترده تحقيقاتي براي توليد محصولات مورد نياز ساختمان وجود دارد:

• به دليل خواص مكانيكي عالي CNT ، استفاده از آنها در زمينه هاي پليمر شيشه و ساختمان قابل توجه است.

• CNT به عنوان اجزاي ساخت سيستم هاي انتقال حرارت، به علت خواص ويژه هدايت حرارتي آن مورد توجه است.

• استفاده از CNT با طول زياد به شكل ريسمان، در پل هاي معلق كاربرد دارد.

مثلاً در بتون، از گذشته تا حال، فايبرهاي فولادي (بتن آرمه) استفاده مي شده اند. بنابراين بتون، مستعد استفاده از كربن نانوتيوب است انتظار مي رود با استفاده از CNT به خواص بهتري در بتون دست يابيم.

دلايل رجحان نانولوله كربني عبارتند از

• خواص ويژه مكانيكي هدايت حرارتي و الكترونيكي

• نسبت طول به قطر بسيار بالا (اگر قطر كربن نانوتيوب ها 1 نانومتر در نظر گرفته شود، طول، 1 هزار برابر قطر است در حالي كه تلاش مي شود به طول هاي بيشتر دست يافته شود و پژوهشگران مستعد استفاده از كربن نانوتيوب است حتي به ابعاد سانتي متر هم رسيده اند.

3- اندازه كوچك فايبرها و قابليت پخش¬شدن بالا در زمينه سيمان و بتن (تقويت كننده عالي)

نانوتيوب ها با اجزاء و تركيبات سيمان پيوند حاصل كرده و باعث كنترل مناسب سيستم سيمان ميشوند.

جمع بندي

با توجه به كاربردهاي بالقوه كربن نانوتيوب، نياز به اين ماده در صنايع داخلي ديده مي شود. صنعت ساختمان با توجه به زلزله خيز بودن ايران، يكي از صنايعي است كه لزوم بهينه سازي ساخت وساز و مصالح ساختماني در آن مشاهده مي شود.

كشور ايران در تامين منابع اوليه توليد كربن نانوتيوب غني است و از طرف ديگر تحقيقات زيادي تا به امروز در سطح جهان در اين زمينه انجام شده است. در بسياري از نقاط جهان اين ماده به صورت تجاري توليد مي شود ولي همچنان تحقيقات براي رسيدن به خلوص بالا و نسبت طول به قطر بيشتر ادامه دارد.

آنچه تاكنون روشن شده اين است كه رسيدن به خلوص بالا و طول بلند، براي كربن نانوتيوبي كه در سيمان و بتون استفاده مي¬شود، در اولويت نيست؛ در همين شرايط موجود هم استفاده از آنها خواص بسيار مطلوبي حاصل مي كنند و نوع ناخالص آن نيز مي تواند اثر معجزه آسايي در مصالح به عنوان تقويت كننده ساختماني داشته باشد.