مقاله تحلیلی: تحول صنعت ساخت‌ و ساز با استفاده از نانوبلورها

مقاله تحلیلی: تحول صنعت ساخت‌ و ساز با استفاده از نانوبلورها

طبق گزارش‌ها قرار بود در تابستان امسال، پل جديدي در كاليفرنيا ساخته شود. اخباري این‌چنین، به‌ندرت پراهميت تلقي مي‌شوند اما اين باخبرهای ديگر تفاوت دارد.

اين پل با بتني ساخته‌ مي‌شود كه متشکل از نانوبلورهايي ميكروسكوپي از جنس چوب است. ايده‌ي اصلي این است كه اين نانو کریستال‌ها مقاومت بتن را بالاتر مي‌برند و لذا باعث كاهش مقدار موردنیاز بتن مي‌شوند. در اين ميان، نانوبلورها يك محصول جانبي تولیدشده از صنايع كاغذ و خمير كاغذ هستند.

فناوري نانو، طي 30 سال گذشته رشد سريعي داشته است. نانو ذرات نيز همواره با ما بوده‌اند، اما چون آن‌ها خيلي كوچك هستند، هنوز ميكروسكوپ الكتروني لازم براي ديدن اين ذرات و همچنين امكان دستكاري آن‌ها وجود ندارد چراكه ذرات نانو به كوچكي يك میلیاردیم متر هستند. براي تصور و درك بهتر، قطر يك رشته موي انسان حدود 100000 نانومتر (nm) و همچنين ضخامت يك ورق روزنامه حدود 160000 نانومتر (nm) است.

نكته‌ي جالب در مورد نانو ذرات اين است كه موادي با ساختار نانو، اغلب مقاوم‌تر و داراي خواص مغناطيسي متفاوتي در مقايسه با ساير مواد در همان اندازه و شكل هستند. گاهي اوقات نيز در تبادل گرما يا الکتریسیته بهتر عمل مي‌كنند. اين مواد ازلحاظ شيميايي واكنش‌پذيرترند، نور را بهتر انعكاس مي‌دهند و به‌وسیله‌ تغيير در ساختار و اندازه‌، در رنگ‌ها تغيير ايجاد مي‌كنند. آن‌ها همچنين باعث افزايش مقاومت می‌شوند.

تيم تحقيقاتي پوردو اميدوار است كه نانوبلورهاي سلولزي، كه در حدود 100 نانومتر طول و 5 نانومتر عرض دارند، مقاومت بتن را از طريق يك واكنش شيميايي يعني افزايش هيدراسيون ذرات سيمان، افزايش دهند.

جفري يانگ بلود، استاد مهندسي مواد در پردو، مي‌گويد: «در ميان نمونه‌هاي بتن با درجات هيدراسيون مختلف، آنکه بيشتر هیدراته شده است، داراي مقاومت بيشتري خواهد بود».

«بنابراين ممكن است تصور شود كه با افزايش ميزان بيشتري از آب، بتن مقاوم‌تري خواهيم داشت، درصورتی‌که با افزايش آب، ميزان منافذ درون بتن بيشتر شده و مشكل ضعف مقاومت بتن به وجود مي‌آيد؛ اما نانوبلورهاي سلولزي، مي‌توانند با مصرف آب كمتر، هيدراسيون را افزايش دهند و بتن مقاوم‌تري را ايجاد كنند».

مزیت دیگر بتني كه با تزريق سلولز ساخته مي‌شود، این است که در زمان كمتري مي‌گيرد و عمل‌آوري آن سريع‌تر رخ می‌دهد.

محققان مي‌گويند هزينه‌ي استفاده از نانوبلورهاي سلولزي قابل جبران خواهد بود چراكه سازندگان در ازاي آن، سيمان كمتري مصرف مي‌كنند. البته به‌طور دقيق ميزان اين كاهش هزينه مشخص نشده است، اما حتي اگر اين نانو کریستال‌های سلولزي به‌جای درصد كمي از سيمان هم استفاده شوند، بسيار مؤثر خواهند بود زيرا بتن، معمول‌ترين مصالح ساختماني دست‌ساز در دنياست.

حتي اگر بتن در همه‌جا موجود باشد، باز اين سلولز است كه فراوان‌ترين تركيب آلي بر روي زمين است. شايد دور از ذهن باشد ولي سلولزها هستند كه ساقه‌ها، برگ‌ها و شاخه‌هاي گياهان را مستحكم و قوي مي‌سازند.

چنانچه محققان استفاده موفقی از اين ماده براي پل كاليفرنيا داشته باشند، تأثير بسيار قابل‌توجهی بر صنعت بتن خواهند گذاشت. تمامي اعضای ساخته‌شده با بتن با حفظ مقاومت، نازك‌تر و سبك‌تر خواهند شد.

بعلاوه، استفاده‌ كمتر از بتن به معناي مصرف كمتر سيمان است، كه اين به معناي آزاد شدن كمتر دی‌اکسید كربن در جو است. مدت مديدي است كه صنعت ساخت‌وساز به اين حقيقت واقف شده كه کارخانه‌های سيمان باعث تولید حدود هشت درصد از دی‌اکسید كربن در جهان می‌شوند و اين يكي از دلايل اصلي تغييرات اقليمي و آب‌وهواست.

محققان پوردو، از يك دهه قبل به دنبال سلولز بودند. يانگ بلود، كه بيشتر با مواد پلاستيك كار مي‌كند، چالش اصلي را تعيين محل‌هايي مي‌داند كه نانوبلورهاي سلولزي محلول در آب مي‌توانند مورد استفاده قرار گيرند. ايده‌ استفاده از آن‌ها در بتن نيز هنگامي به ذهنش خطور كرد كه در حال ايجاد يك حفره براي آماده‌سازی محل بتن‌ريزي بود.

او مي‌گويد تيم تحقيقاتي خيلي زود دريافت كه نانوبلورهاي سلولزي، بتن را مقاوم‌تر مي‌كنند اما علت آن هنوز برايمان مشخص نبود. در واقع خيلي كوچك بودن نانو کریستال‌ها، قابليت افزايش مقاومت بتن توسط اين ذرات را دور از ذهن مي‌نمود. وی می‌گوید اكنون وقت آن است كه بتن جديد را از آزمايشگاه بيرون بياوريم و از آن براي ساخت يك پل در دنياي واقعي استفاده كنيم.

 منبع

نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.

PDF

برای مشاهده کامل این محتوا می بایست مبلغ مورد نیاز را از اعتبار خود پرداخت کنید

برای کاربران ویژه رایگان است

نوع فایل دریافتی :
PDF
اعتبار مورد نیاز : 500 تومان
دریافت فایل PDF و حمایت از ترجمه کنندگان500 تومان
پرداخت 500 تومان و مشاهده محتوا
درباره نویسنده
عکس‌های لعیا زاهدی

لعیا زاهدی

عضو تیم مترجمین 808
سوالات مرتبط
عکس کاربر
4پاسخ
مدت زمان لازم برای مطالعه ازمون نظام مهندسی
سلام و خسته نباشید بنده برای ازمون نظام مهندسی اجرا و نظارت امسال میتوانم ۲ ماه وقت صرف کنم...برای همین به نظرتون روزانه چقد مطالعه داشته باشم؟ این مدت زمان خوبی برای موفقیت میتواند باشد؟ باتشکر
عکس کاربر
1پاسخ
اجرای سازه نگهبان بدون ستون قائم
سلام آیا امکان اجرای سازه نگهبان بدون ستون قائم ان وجود دارد؟
عکس کاربر
2پاسخ
سطح بتن پیاده رو باید جاروکش باشد یا لیسه ای و چرا ؟
سطح بتن پیاده رو باید جاروکش باشد یا لیسه ای و چرا ؟
ورود به بخش پرسش و پاسخ
  • برای ارسال دیدگاه وارد شوید یا ثبت نام کنید .
  • در دانشنامه 808 بیشتر بخوانید ...

    هر آنچه در رابطه با یک موضوع تخصصی می خواهید ( فیلم، عکس، مقاله، اخبار و ... )، فقط در یک صفحه

    صفحه اصلی دانشنامه

    تقویم آموزشی

    30 مهر 1398
    موسسه غیرتجاری فرهنگی هنری نشر فن آریا
    12 آبان 1398
    مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی
    20 آبان 1398
    پژوهشگاه بین‌المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله
    21 آبان 1398
    مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی
    28 آبان 1398
    دانشگاه صنعتی مالک اشتر
    28 آبان 1398
    مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی
    28 آبان 1398
    دانشگاه شهید بهشتی
    5 آذر 1398
    مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی
    19 آذر 1398
    دانشگاه میعاد با همکاری دانشگاه شیراز
    19 آذر 1398
    مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی
    26 آذر 1398
    دانشگاه جامع علمی کاربردی سازمان همیاری شهرداری ها
    2 دى 1398
    سازمان بسیج مهندسی صنعتی استان گیلان
    30 دى 1398
    دانشگاه جامع علمی کاربردی سازمان همیاری شهرداری ها
    5 اسفند 1398
    مرکز مطالعات و تحقیقات علوم و فنون بنیادین در جامعه
    18 آبان 1399
    کمیته ملی سدهای بزرگ ایران

    موسسه 808 نماینده موسسات جهانی در ایران

    پکیج استثنایی 808