نقش فناوری نانو و نانو مواد در معماری پایدار (معماری سبز)
در این مقاله شمارا با اهمیت نانو و نانو مواد در معماری پایدار آشنا می کنیم. در ابتدا به علت اهمیت معماری سبز می پردازیم:
علت اهمیت معماری پایدار چیست؟
فعالیت‌های ساختمانی احتمالاً مهم‌ترین نقش را در ایجاد مشکلات زیست‌محیطی دارند. زیرساخت‌های ساخته‌شده موجود، تأثیرات زیست‌محیطی، اجتماعی و اقتصادی بی‌شماری بر پایداری سیاره ما دارد. در نظر گرفته‌شده است که ساختمان‌ها در مصرف انرژی و انتشار جهانی پیشرو هستند. طبق برنامه محیط‌زیست سازمان ملل، صنعت ساختمان بیش از ۴۰٪ از مصرف جهانی انرژی و یک‌سوم انتشار جهانی گازهای گلخانه‌ای را در کشورهای توسعه‌یافته و درحال‌توسعه بر عهده دارد.
آلودگی محیط‌زیست، جنگل‌زدایی، فرسایش خاک، تخریب ازن، تخلیه سوخت‌های فسیلی و خطرات بهداشتی انسان پیامدهای قابل‌توجهی در طراحی، ساخت و بهره‌برداری از ساختمان‌ها دارند که تأثیرات آن بر محیط‌زیست را نادیده می‌گیرند. به همین دلیل طراحی پایدار در معماری موردتوجه اجباری قرارگرفته است. ازنظر معمار، این ملاحظه با تفکر مفهومی آغاز می‌شود و در تمام مراحل طراحی همچنان پیشتاز است. عواملی مانند؛ سازگاری ساختمان با محل کار، بازده مصرف انرژی آن، مشخصات مصالح ساختمانی، تکنیک‌های ساخت و بسیاری موارد دیگر بر پایداری ساختمان تأثیر می‌گذارد.
در صورت امکان، ساختمان‌ها باید به‌دقت طراحی شده تا با شرایط آب و هوایی محلی سازگار شوند. ساختمان‌ها باید از منابع انرژی تجدید پذیر استفاده کرده و به‌خوبی عایق‌بندی شوند تا بتوانند با کمترین انرژی اضافی کار کنند. معماری پایدار (معماری سبز) به‌عنوان اصطلاح، بیشتر برای پرداختن جامع به مسائل زیست‌محیطی، اجتماعی یک ساختمان و بافت آن استفاده می‌شود.
هدف از ساخت و ساز پایدار
در سال ۱۹۹۴، شورای بین‌المللی ساختمان (CIB) هدف از ساخت‌وساز پایدار را ایجاد و بهره‌برداری از یک محیط سالم ساخته‌شده بر اساس بهره‌وری منابع و طراحی اکولوژیکی تعریف کرد. درنتیجه، مهم‌ترین جنبه‌های طراحی پایدار در معماری ارتباط تنگاتنگی با مصالح ساختمانی، نحوه استخراج آن‌ها از طبیعت، دستکاری، ساخت، استفاده در ساختمان‌ها و تخریب آن‌ها دارد. علاوه بر این، پتانسیل صرفه‌جویی در مصرف انرژی و همچنین کاهش مصرف منابع تجدید ناپذیر، زباله‌ها، سمیت و انتشار کربن از طریق کاربردهای معماری فن‌آوری‌های جدید و نوآورانه قابل‌توجه است.
تغییر از کاربردهای سنتی به کارایی بالا و پیشرفته در ساختمان‌ها از طریق نوآوری در مصالح ساختاری و غیر سازه‌ای، عایق‌بندی، پوشش‌ها، چسب‌ها، تصفیه هوا، آب و همچنین فناوری‌های خورشیدی امکان‌پذیر خواهد بود. برجسته‌ترین این فن‌آوری‌های نوآورانه فناوری نانو و نانو مواد در معماری پایدار بوده که کاربردهای بازار آن قبلاً آغازشده است.
منظور از فناوری نانو و نانو مواد در معماری پایدار چیست؟
نانو و نانو مواد در معماری پایدار مطالعه و دستکاری ماده در مقیاس اتمی و مولکولی است. این‌یک رشته علمی بوده که تحت سلطه تحولات در تحقیقات پایه فیزیک و شیمی است. به‌طورکلی، فناوری نانو با ساختارهایی سروکار دارد که کوچک‌تر از ۱۰۰ نانومتر بوده و شامل؛ توسعه مواد، سیستم یا دستگاه‌هایی در آن اندازه هستند. برخی از انواع نانو مواد در حال حاضر در طبیعت وجود دارد، اما فناوری نانو تکامل در دهه ۱۹۸۰ با اختراع انواع میکروسکوپ‌های جدید و قدرتمندتر آغاز شد.
فناوری نانو را به‌عنوان یک فناوری امکان‌پذیر توصیف می‌کند که به ما امکان می‌دهد مواد با ویژگی‌های بهبودیافته یا کاملاً جدید را تولید کنیم. فناوری نانو یک‌رشته جدید و به‌سرعت درحال‌توسعه است که ازنظر تأثیر در صنایع تولیدی و خدماتی، الکترونیکی، فناوری اطلاعات و بسیاری از زمینه‌های دیگر زندگی، از پزشکی گرفته تا صرفه‌جویی در انرژی، ممکن است با انقلاب صنعتی مقایسه شود. این ممکن است به نمونه اولیه‌ای از فرصت‌ها و چالش‌های فناوری که مشخصه قرن ۲۱ بوده، تبدیل شود.
فناوری مقیاس نانو مواد
مهندسی و فناوری در مقیاس نانو رشته‌های تحقیقاتی هستند که در آن دانشمندان و مهندسان برای دستیابی به مواد و سیستم‌هایی با خصوصیات بهبود یافته قابل توجه، مواد را در سطح اتمی و مولکولی دستکاری می کنند. نانو مواد معمولاً به‌عنوان موادی با ابعاد بین ۰.۱ تا ۱۰۰ نانومتر تعریف می‌شوند (نانومتریک میلیونیم میلی‌متر است). موادی در مقیاس نانو غالباً خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی از خود نشان می‌دهند که بسیار متفاوت از نمونه‌های هم‌اندازه آن‌ها است.
اندازه ذرات در فناوری نانو و نانو مواد در معماری پایدار
در فناوری نانو، یک‌ذره به‌عنوان یک جسم کوچک تعریف می‌شود که ازنظر انتقال و خواص آن به‌عنوان یک واحد کامل رفتار کند. اساس فناوری نانو و نانو مواد در معماری پایدار اندازه ذرات است، زیرا ویژگی‌های ماده تحت مقیاس نانومتر به‌طور چشمگیری تحت تأثیر قرار می‌گیرند. این می‌تواند به‌شدت بر خصوصیات مکانیکی مواد مانند، سختی یا کشش تأثیر بگذارد. چنین مواد پیشرفتهای باعث کاهش وزن همراه با افزایش پایداری و بهبود عملکرد می‌شوند. در ارتباط با ساخت‌وساز، بتن بادوام‌تر و قوی‌تر، فولاد سخت‌تر و سطح شیشه خود تمیز شده، بنابراین همه این نوآوری‌ها به استفاده کارآمدتر از منابع طبیعی و محیط سالم کمک می‌کند.
صنعت نانوتکنولوژی و ساخت‌وساز
با توجه به مزایای که فناوری نانو به مواد می‌رساند، می‌توان گفت که در توسعه صنعت ساختمان بسیار چشمگیر است.
کاربردهای بالقوه فناوری نانو در ساخت‌وساز
- استفاده از نانو ذرات، الیاف نانو و نانولوله های کربنی برای بهبود کیفیت و پایداری مصالح ساختمانی و همچنین به حداقل رساندن آلودگی
- ساخت ارزان‌تر فولاد بدون خوردگی
- تولید مواد عایق حرارتی با عملکرد بسیار بالا
- تولید لایه‌های فوق‌العاده نازک باقابلیت خود تمیز کردن و تغییر رنگ به‌منظور کاهش آلودگی و مصرف انرژی
- تولید نانو حسگرها و نانو مواد
- توانایی تعمیر برای ساخت های قابل‌اعتمادتر
دو ذره مهم در ساخت‌وساز
دو ذره به‌اندازه نانو که کاربرد آن‌ها در ساخت‌وساز برجسته هستند، دی‌اکسید تیتانیوم (TiO2) و نانولوله‌های کربنی (CNT) است. نانولوله‌های کربنی (CNT) ستاره‌های فعلی فناوری نانو و نانو مواد در معماری پایدار مدرن به‌حساب می‌آیند. هنگامی‌که آن‌ها برای اولین بار در روسیه در سال ۱۹۵۲ کشف شدند، آن‌ها را نادیده گرفتند، اما در دهه ۱۹۹۰ در ژاپن دوباره کشف شدند. CNT ها استوانه‌ای شکل هستند و نام آن‌ها از اندازه قطر آن‌ها که تقریباً ۱ نانومتر است، ناشی می‌شود. طول آن‌ها می‌تواند چندین میلی‌متر باشد.
دو نوع مختلف تک جداره و چند جداره از نانولوله‌های CNT، وجود دارد. آن‌ها می‌توانند به‌عنوان نیمه‌هادی یا هادی عمل کنند. مهم‌ترین خواص آن‌ها قدرت عالی همراه با وزن کم است. نانولوله‌ها همیشه با مواد دیگر مخلوط یا روی سطوح اعمال می‌شوند. به‌منظور ایجاد مقادیر بهینه نانولوله‌های کربنی و بهبود پارامترهای طراحی آن‌ها، تحقیقات بیشتری درزمینهٔ های فناوری نانو و معماری موردنیاز است.
فواید استفاده از دی‌اکسید تیتانیوم
دی‌اکسید تیتانیوم به‌عنوان نانو ذرات به دلیل درخشندگی یک رنگ‌دانه سفید بسیار مورداستفاده است. معمولاً می‌توان از آن به‌عنوان یک پوشش بازتابنده عالی استفاده کرد. دی‌اکسید تیتانیوم می‌تواند از آلاینده‌های آلی، ترکیبات آلی فرار و غشاهای باکتریایی به دلیل واکنش‌های کاتالیزوری قوی آن محافظت کند؛ بنابراین برای خاصیت ضدعفونی کردن، بوگیری و ضد رسوب به رنگ‌ها، سیمان‌ها، پنجره‌ها، کاشی‌ها یا سایر محصولات اضافه می‌شود.
علاوه بر این، Tio2 با قرار گرفتن در معرض نور UV، به‌طور فزاینده‌ای آب‌دوست شده (برای آب جذاب است)، بنابراین می‌توان از آن برای پوشش‌های ضد مه و یا پنجره‌های خود تمیز استفاده کرد. این نانوذره همچنین برای بهبود عملکرد به بتن اضافه می‌شود. بتن حاصل دارای رنگ سفید است که برخلاف ساختمان‌های رنگ‌آمیزی شده از گذشته پیشگام مواد، سفیدی خود را بسیار مؤثر حفظ می‌کند.
کلیسای جوبیلی در رم ایتالیا، طراحی‌شده توسط ریچارد مایر، بنایی بتونی بوده که برای کنترل گرمای داخلی ناشی از جرم حرارتی زیاد دیواره‌های بتونی طراحی شد. این نمونه‌ای از ساختمانی است که دیوارهای سیمانی حاوی دی‌اکسید تیتانیوم هستند تا جلوه کلیسا را سفید نگه‌دارند.
معماری پایدار با فناوری نانو
فناوری نانو یک فناوری درحال‌توسعه است که دنیای جدیدی از عملکردها و عملکردهای مواد را ایجاد کرد؛ بنابراین، در حال حاضر بسیاری از راه‌حل‌های جدید زیست‌محیطی را در ساخت‌وساز پایدار ارائه می‌دهد. فناوری نانو می‌تواند منجر به استفاده بهتر از منابع طبیعی، به دست آوردن یک ویژگی خاص یا خاصیت با استفاده از مواد جزئی شود، همچنین می‌تواند به حل برخی از مشکلات مربوط به مسائل انرژی در ساختمان (مصرف و تولید) کمک کند.
از همه مهم‌تر این امر نه‌تنها برای بهبود فرایندهای تولید، مواد و اجزای سازه‌های جدید است، بلکه پتانسیل‌های عمده و منحصربه‌فردی برای نوسازی سازگار با محیط‌زیست در ساختمان‌های موجود نیز دارد که یک چالش اساسی برای ساخت‌وساز پایدار است. در بخش زیر استفاده فعلی و بالقوه فناوری‌های نانو درزمینهٔ ساخت‌وساز و مصالح ساختمانی بررسی می‌شود. انواع کاربردهای مفید مانند؛ دستکاری در خصوصیات بیشترین مصالح در ساخت‌وسازها، استفاده از مواد هوشمند برای تحریک مفهوم مصرف و تولید انرژی و دستگاه‌های با وضوح‌بالا که می‌توانند در پایدار استفاده شوند، ارائه خواهند شد.
مصالح ساختمانی پایدار و تأثیر فناوری نانو
فناوری نانو می‌تواند ظرفیت‌های تولیدی را درزمینهٔ مصالح ساختمانی ارتقا دهد. این فناوری پتانسیل را دارد که باعث قوی‌تر، سبک‌تر، ارزان‌تر، ایمن‌تر، بادوام‌تر شدن و نگهداری آسان و پایدارتر شود. Sev و Ezel گزارش می‌دهند که برای بهبود مواد ساختاری دو راه، یکی از طریق تقویت مواد موجود مانند؛ بتن و فولاد و دومین راه افزودن ذرات نانو به‌منظور بهبود خواص مواد فله وجود دارد. یا با تأمین تمام سازه‌هایی که عمدتاً توسط مواد جدید ساخته‌شده‌اند، مانند؛ نانولوله‌های کربنی (CNT)، ازنظر فنی و اقتصادی امکان‌پذیر است.
۱. فناوری نانو و بتن پایداری
مسئله اصلی، درزمینهٔ بتن و مشتقات آن است. تولید سالانه بتن در بین سایر مواد بیشترین بوده و احتمالاً همین دلیل ملاقات این ماده با پیشرفتهای جدی با استفاده از فناوری نانو است. یکی از مهم‌ترین جنبه‌های کاربرد فناوری نانو در بتن احتمالاً کنترل هیدراتاسیون سیمان بوده که این روند می‌تواند منجر به تولید نسل جدیدی از محصولات شود که ازنظر محیط‌زیست می‌تواند سازگارتر باشند.
با افزودن نانو ذرات SiO2 (سیلیس)، مواد بر پایه سیمان می‌توانند دوام و مقاومت مواد تصفیه‌شده را بهبود بخشند. در مورد مشکلات خوردگی در محصولات بتنی، فناوری نانو می‌تواند راه‌حل‌های هوشمندانه و پوشش‌هایی را ارائه می‌دهد که به تأثیرات خارجی پاسخ داده و آسیب‌ها را ترمیم یا جلوگیری می‌کنند.
تحقیقات فعلی در مورداستفاده از مواد چندمنظوره مانند، نانو ذرات و نانولوله‌های کربنی نشان می‌دهد که نه‌تنها این مواد مقاومت فشاری نمونه‌های ملات سیمان را به‌طور قابل‌توجهی افزایش می‌دهند، بلکه ویژگی‌های الکتریکی آن‌ها را نیز تغییر داده که می‌تواند برای نظارت بر سلامت و تشخیص آسیب استفاده شود.
۲. بتن خود متراکم (SCC)
بتن خود متراکم (SCC) یکی دیگر از مواد ساختاری ابتکاری با ظهور فناوری نانو بوده که مهم‌ترین ویژگی آن این است که برای سطح‌بندی و تحکیم نیاز به لرزش ندارد. این امر انرژی موردنیاز برای ساخت سازه‌های بتونی را به میزان قابل‌توجهی کاهش می‌دهد، بنابراین باعث پایداری این ماده می‌شود. علاوه بر این، SCC می‌تواند تا ۵۰٪ در هزینه‌های نیروی کار مزایایی را ارائه دهد، چراکه تا ۸۰٪ ریخته می‌شود که این موضوع یک مسئله پایداری است.
از نانو ذرات برای نفوذ و بستن ترک‌های کوچک روی سطح بتن استفاده می‌شود و در کاربردهای تقویت‌کننده، ماتریس‌ها پیوند محکمی بین سطح بتن و تقویت‌کننده الیاف ایجاد می‌کنند. توانایی نمونه‌ها برای تحمل بار پس از ترک‌خوردگی توسط تاج‌های کربن بسیار بهبود می‌یابد و ماتریس و رابط تحت شرایط مرطوب کردن، خشک‌کردن و مقیاس‌گذاری (خراشیدن) دوام‌دارند.
مرکز علمی فائنو در ولفسبورگ آلمان، توسط زاها حدید طراحی‌شده که بزرگ‌ترین ساختمان در اروپا بوده و از بتن خود متراکم ساخته‌شده است. دستیابی به فرم متنوع این ساختمان بدون استفاده از این نوع جدید بتن بسیار دشوار بود. فائنو با طراحی اتاق‌های نمایشگاه، آزمایشگاه و یک تئاتر علمی، بسیاری از قوانین معماری را نقض می‌کند و قطعاً به‌عنوان یک مرجع مهم برای طراحی‌های آینده باقی خواهد ماند.
۳. تکنولوژی و فناوری نانو و فولاد
فولاد به‌عنوان عنصری از بتن مسلح و یک ماده اولیه ساختمانی است که از نوآوری‌ها در فناوری نانو بهره می‌برد. تحقیقات نشان داده که افزودن ذرات نانو مس ناهمواری سطح فولاد را کاهش می‌دهد و تعداد افزایش‌دهنده‌های تنش و درنتیجه ترک‌خوردگی را محدود می‌کند. علاوه بر این، در مورد تصفیه فاز سیمانیت، فولاد به‌اندازه نانو کابل‌های قوی‌تری تولید کرده است.
از کابل‌های فولادی با مقاومت بالا در ساخت پل و درکشش بتن از قبل ریخته شده، استفاده می‌شود. این مواد کابل بهبودیافته می‌تواند هزینه‌ها و دوره ساخت را کاهش دهد، به‌خصوص در پل های معلق زیرا کابل‌ها از انتهای دیگر به دهانه می‌روند. نانو ذرات از طریق کاهش اثرات فاز سیمانیت بین‌دانه‌ای، اثرات شکنندگی هیدروژن را کاهش می‌دهند و ساختار خرد فولاد را بهبود می‌بخشند.
دو محصول نسبتاً جدید نانوفلیکسی و سندویک که امروزه در بازار موجود بوده، توسط فناوری مواد سندویک و فولاد MMFX2 و MMFX Steel Corp تولیدشده است. این دو محصول در برابر خوردگی مقاوم اما دارای خواص مکانیکی مختلفی هستند که درنتیجه کاربردهای مختلف فناوری نانو حاصل می‌شود. نانوفلیکسی سندویک از هر دو ویژگی مطلوب مقاومت بالا و مقاومت در برابر خوردگی برخوردار است. فولاد MMFX2 دارای یک ساختار نانو اصلاح‌شده بوده که آن را در برابر خوردگی مقاوم و جایگزین فولاد ضدزنگ معمولی می‌کند.
۴. فناوری نانو و شیشه و محصولات آن
شیشه یکی از مواد غیر سازه‌ای است که به‌طور اجتناب‌ناپذیر در ساختمان‌ها استفاده می‌شود و پایداری ساختمان تا حد زیادی تحت تأثیر خصوصیات شیشه به‌عنوان ماده شیشه‌ای قرار دارد، زیرا بیشترین مانع بین خارج و داخل بوده و تأثیر زیادی بر کیفیت هوای داخلی می‌گذارد. محصولات جدید شیشه‌ای متعددی با فناوری نانو تولیدشده است. به‌عنوان‌مثال، دی‌اکسید تیتانیوم (TiO2) می‌تواند به‌صورت ذره نانو برای پوشاندن لعاب استفاده شود، زیرا دارای خاصیت ضدعفونی‌کننده و ضد رسوب است.
این ماده همچنین قادر است آلاینده‌های آلی، ترکیبات آلی فرار و غشاهای باکتریایی را از بین ببرد. علاوه بر این، TiO2 آب‌دوست است، به این معنی که جذب آب می‌شود. به‌عنوان یک واکنش، TiO2 ورقه‌هایی از قطرات باران را تشکیل می‌دهد و سپس ذرات آلودگی تخریب‌شده در فرآیند قبلی را از بین می‌برد. شیشه‌ای که از این فناوری خود تمیزکاری استفاده می‌کند، امروزه در بازار موجود است.
شیشه ضد حریق یکی دیگر از کاربردهای فناوری نانو بوده که این امر با استفاده از یک‌لایه نفوذی شفاف که بین پانل‌های شیشه (یک‌لایه بین لایه) از نانو ذرات سیلیس بخار (SiO2) تشکیل‌شده و هنگام گرم شدن به یک محافظ آتش سفت و مات تبدیل می‌شود. فناوری نانو می‌تواند با استفاده از فناوری‌های لایه‌های نازک، ترموکرومیک، فتوکرومیک و الکتروکرومیک، ویژگی‌های لعاب، به‌ویژه افزایش و از دست دادن گرما را افزایش دهد.
کاربردهای سطحی پوشش فیلم نازک
پوشش‌های فیلم نازک از کاربردهای سطحی حساس به طیفی برای شیشه پنجره هستند که باعث کاهش نور مادون‌قرمز و افزایش گرما در ساختمان‌ها می‌شوند. به‌عنوان‌مثال؛ شیشه ترموکرومیک، شفافیت را در پاسخ به برنامه‌های گرمایش دما تغییر داده، درحالی‌که شیشه فتوکرومیک، شفافیت خود را در پاسخ به‌شدت نور تغییر می‌دهد. سرانجام، نویدبخش‌ترین فناوری شیشه سازگار، شیشه الکتروکرومیک است که برای واکنش به تغییرات ولتاژ اعمال‌شده با استفاده از یک‌لایه اکسید تنگستن تولیدشده و با لمس یک دکمه شفاف‌تر می‌شود.
تمام این برنامه‌ها برای کاهش مصرف انرژی در خنک‌کننده ساختمان‌ها در نظر گرفته‌شده‌اند و می‌توانند به کاهش مصرف انرژی در ساختمان کمک کنند. شرکت معماری استودیوتروپ به‌منظور مدیریت افزایش گرما، از لعاب پویا بر روی دیوار غربی مکعب مطالعه کتابخانه مورگان در دانشگاه ایالتی کلرادو استفاده کرد. این مکعب شیشه‌ای یکی از ساختمان‌های پیشگام در کاربرد شیشه الکتروکرومیک است.
۵. فناوری نانو و عایق‌های ساختمانی
جنبه قابل‌توجهی از پایداری در ساختمان‌ها استفاده بهینه از انرژی است که می‌توان با استفاده از روش‌های کارآمد عایق و مواد، این امر را به‌صورت منفعل به دست آورد. با نوآوری در فناوری نانو، مواد و کاربردهای عایق کارایی بیشتری خواهند داشت و به منابع غیرقابل‌تجدید کمتر اعتماد می‌کنند. شرکت‌های تولیدی تخمین می‌زنند که مواد عایق حاصل از فناوری نانو تقریباً ۳۰٪ کارآمدتر از مواد معمولی هستند.
یک تجزیه‌وتحلیل تحقیق کاربرد بالقوه نانو ذرات را در مواد عایق‌بندی نشان می‌دهد؛ نانو مواد یا نانو ذرات را می‌توان با استفاده از رسوب بخار شیمیایی، دیپ، مینیسک، اسپری و پوشش پلاسما در لایه‌های زیرین و یک‌لایه متصل به ماده پایه ایجاد کرد. این مواد توانایی به دام انداختن هوای ساکن درون خود رادارند و درنتیجه نسبت سطح به حجم آن‌ها افزایش می‌یابند. این مواد عایق، در مقیاس نانو ممکن است بین پانل‌های سفت‌وسخت قرار بگیرند و به‌عنوان فیلم‌های نازک استفاده یا به‌عنوان پوشش روی آن‌ها نقاشی شوند.
یکی از منحصربه‌فردترین مواد عایق
یکی از منحصربه‌فردترین مواد عایق که با ظهور فناوری نانو ساخته‌شده، آئروژل است. این ماده جامد با چگالی فوق‌العاده کم، ژلی بوده که در آن ماده مایع با گاز جایگزین شده است. آئروژل بانام مستعار “دود منجمد” دارای محتوای تنها ۵٪ جامد و ۹۵٪ هوا بوده و گفته می‌شود که سبک‌ترین ماده جامد در جهان است. باوجود سبکی، می‌تواند بیش از ۲۰۰۰ برابر وزن خود را تحمل کند.
خصوصیات فیزیکی منحصربه‌فرد آن منجر به هدایت حرارتی کم، سرعت صوت کم و همچنین شفافیت بالا می‌شود. ازآنجاکه آئروژل ها می‌توانند به رطوبت حساس باشند، آن‌ها اغلب بین پانل‌های دیواری که دافع رطوبت هستند به‌صورت رولی به بازار عرضه می‌شوند. از کاربردهای معماری آئروژل می‌توان به پنجره‌ها، نورگیرها و صفحه‌های شفاف دیواری اشاره کرد.
بهره‌وری انرژی با فناوری نانو
از مزایای فناوری نانو می‌توان برای تولید و ذخیره انرژی، چه در داخل ساختمان و چه در خارج از ساختمان استفاده کرد که می‌تواند منجر به افزایش انرژی موجود و تولید منابع جدید انرژی شود. فناوری نانو همچنین ممکن است امکانات جدیدی را برای جمع‌آوری انرژی، مانند سیستم‌های ذخیره هیدروژن، خازن‌های فوق‌العاده یا عملکرد پیشرفته باتری فراهم کند.
کارآمدترین راه‌حل کاهش مصرف انرژی
طبق تحقیقات تقریباً ۵۰٪ از کل انرژی تولیدشده در جهان توسط ساختمان‌ها مصرف می‌شود. سپس کاربرد بی‌شماری از فناوری نانو در بهبود خصوصیات مواد و همچنین ایجاد مواد جدید که می‌تواند به میزان قابل‌توجهی مصرف انرژی ساختمان را کاهش دهد، ارائه شد. عایق‌بندی یکی از کارآمدترین راه‌حل‌ها برای کنترل این میزان استفاده از انرژی است، حتی اگر مشکل اساسی در بازسازی ساختمان‌های موجود وجود داشته باشد، زیرا فضای محدودی برای دستکاری و نصب وجود دارد. بااین‌حال، یک مفهوم انرژی امیدوارکننده، عایق جداره فوق‌العاده نازک دیواری، متشکل از یک ساختار آئروژل آب‌گریز را ارائه می‌دهد که آب را دفع می‌کند، بنابراین بدون قالب است.
راه‌حل دیگر استفاده از ذرات نانو در فناوری شیشه‌سازی است که منجر به عایق‌بندی فوق‌العاده پنجره‌ها می‌شود. به‌این‌ترتیب می‌توان به میزان قابل‌توجهی اتلاف انرژی ساختمان‌ها از طریق دیوارها و پنجره‌ها را کاهش داد و عملکرد ذخیره انرژی و سود خورشیدی را افزایش داد که منجر به کاهش مصرف انرژی می‌شود. علاوه بر این، رویکردهای فناوری نانو مانند؛ دیودهای ساطع کننده نور (LED) یا اتم‌های قفس کوانتومی (QCA) می‌تواند منجر به کاهش شدید مصرف انرژی برای روشنایی شود.
اصلی‌ترین رویکرد دستیابی به ساختمان پایدار
استفاده از خورشید به‌عنوان منبع تجدید پذیر یکی از اصلی‌ترین رویکردها برای دستیابی به یک ساختمان پایدار است. فناوری‌های فعلی سلول خورشیدی مبتنی بر سیلیکون تنها به بازده تبدیل محدودی دست‌یافته‌اند و همچنین گران هستند؛ اما فناوری نانو راه‌حل‌های ابتکاری را برای هزینه انرژی خورشیدی مبتنی بر سیلیکون ارائه می‌دهد. به‌عنوان‌مثال، یک شرکت فناوری را توسعه داده است که می‌تواند هزینه سلول‌های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون را تا حد زیادی کاهش دهد.
آن‌ها جوهر نانو کریستالی سیلیکونی تولید کرده‌اند که می‌تواند صفحات خورشیدی انعطاف‌پذیر را ده برابر ارزان‌تر از محلول‌های فعلی کند. فرآیند سیلیکون آن‌ها به هزینه کم و کارایی بالا منجر می‌شود. فناوری نانو همچنین مواد لایه‌نازک و انتقال فیلم‌های پلیمری را به فناوری سلول خورشیدی ادغام می‌کند. سلول‌های خورشیدی با لایه‌نازک و آلی انقلابی اکنون وارد بازار می‌شوند و انتظار می‌رود قیمت آن‌ها نسبت به سلول‌های خورشیدی فعلی مبتنی بر سیلیکون کمتر باشد.
از سلول‌های خورشیدی با لایه‌نازک، پلاستیکی آلی و از مواد کم‌هزینه‌ای استفاده می‌شود که اساساً بر پایه نانو ذرات و پلیمرها است. یک مزیت فیلم‌های نازک ارگانیک انعطاف‌پذیری بوده که ادغام آن‌ها را در کاربردهای ساختمان بهتر از صفحات معمولی شیشه تخت امکان‌پذیر می‌کند. این امکانات جدیدی فراهم کرده و از مشکلات زیبایی معماران با صفحات تخت صلب که به‌سختی می‌توانند در نمای ساختمان ادغام شوند، غلبه می‌کند.
نقش فناوری نانو در کاهش انرژی
Sev و Ezel می‌نویسند که فناوری نانو همچنین می‌تواند به کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و به پایداری ساختمان کمک کند. سهم احتمالی آن در آینده ذخیره انرژی شامل؛ بهبود کارایی باتری‌های قابل شارژ معمولی، خازن‌های فوق‌العاده جدید، پیشرفت در ترموولتائیک برای تبدیل گرمای اتلاف به برق، مواد بهبودیافته برای ذخیره هیدروژن و پیل‌های سوختی با کارایی بیشتر هیدروکربن است.
برای طراحی داخلی، طراحی نقشه و طراحی نما ساختمان می توانید سفارش خود را به صورت آنلاین در سایت ما ثبت کنید!
