Нанотехнологии – будущее строительной отрасли

Нанотехнологии – будущее строительной отрасли

Ученые всего мира единогласно называют нанотехнологии самым перспективным и многообещающим ноу-хау XXI века. Нанотехнологии, все увереннее вступают во все сферы деятельности человека. В строительстве фактическое использования нанотехнологий пока является довольно ограниченным, поскольку инновационные идеи в большинстве своем ориентированы на поверхностные эффекты, а не на формирование новых структур строительных материалов. Это связано с тем, что хотя нанотехнологии в строительстве существовали давно, просто об этом не говорили и особенно не использовали, так как не было технических возможностей для глубокого изучения процессов, которые происходят на наноуровне, для получения и применения каких-то материалов. Тем не менее, достижения фундаментальных исследований в области нанотехнологий постепенно находят свой путь в строительную отрасль. Внедряемые инновационные решения уже дают свои ощутимые результаты.

Одним из актуальных направлений разработок является применение ультрадисперсных, наноразмерных частиц для создания высокопрочных и долговечных бетонов. Работы здесь проводят крупнейшие европейские компании – «Зика» (Швейцария), BASF (Германия), «Майти» (Япония), «Элкем» (Норвегия). В качестве нововведений выступают нанодобавки или способ измельчения наполнителей бетона. За последние годы наблюдается  значительное продвижение в этом направлении. Еще не так давно лучшая марка бетонов имела прочность около 50 МПа. Сегодня в строительстве используются более прочные бетоны, например, Москва-Сити строили из бетона с прочностью около 100 МПа, но с обычными добавками. Когда же применяются нанодобавки, то прочность бетонов вырастает до 200 МПа, а у специальных композитов – до 850 МПа, судя по лабораторным данным. Порошковые бетоны с наноэлементами намного прочнее стали. Зачем же нужны такие прочные бетоны? Дело в том, что с их помощью можно заменить громоздкие железобетонные конструкции на очень тонкие и даже ажурные, создать новые формы сооружений, снизить вес и уменьшить материалоемкость конструкций.

И даже несмотря на относительно недавнее начало работ в этой области, уже сегодня можно говорить о том, что данные технологии не только способствуют появлению новых продуктов, но и повышают эффективность использования существующих материалов и, соответственно, качество жизни миллионов людей.

С появлением новых технологий, позволяющих создавать строительные материалы с заданными технологическими характеристиками, у архитекторов и проектировщиков появилась возможность воплощать самые смелые идеи по строительству сложных конструкций, а так же небоскребов. Кроме того, данные технологии производства бетонов, будут очень полезны для ведения строительства в сейсмически опасных районах, для строительства в подземных условиях и других сложных условиях.

В настоящее время выдающиеся свойства наноматериалов позволяют применять в строительстве новые теплоизоляционные материалы, краски, эмали, лаки и многое другое.

Большим достижением в области нанопокрытий стала имитация эффекта лепестков лотоса, которые совершенно неуязвимы для воды: капли, как шарики ртути, скатываются с поверхности листа, сохраняя его всегда чистым и сухим, смывая одновременно всю грязь и никогда не оставляя следов. В результате в Пекине появилось здание Большого национального театра, огромный яйцеобразный купол которого, созданный из стекла и титана, обработан нанопокрытием, которое не подвержено загрязнению и смачиванию осадками. По мнению специалистов, внедрение нанотехнологий в строительство в ближайшем будущем создаст настоящий бум по использованию таких наноматериалов как фасадные водонепроницаемые краски.

Одним из актуальных направлений применения наноматериалов также является энергосбережение. Полупрозрачные нанопокрытия, разработанные в Шанхайском центре науки и нанотехнологий, могут накапливать солнечную энергию. Эта полупрозрачная пленка, обладает высокими изоляционными свойствами и способна обеспечить так называемый «эффект термоса». Эти пленки наносятся на окна и стены зданий, придавая им стильный вид и одновременно работая как солнечные батареи, тем самым снижая расходы на электроэнергию. По замыслу создателей, изобретение предполагается использовать в основном в крупномасштабном строительстве. Однако специалисты считают, что уже в самом ближайшем будущем наноизоляционные покрытия будут использоваться и в жилом секторе, обеспечивая дополнительную экономию энергии и защиту окружающей среды.

Интересные свойства имеют прозрачные наногели (аэрогели), открытые еще в начале ХХ века американским ученым Сэмюэлем Кистлером в Тихоокеанском колледже в Стоктоне (штат Калифорния). Эти материалы обладают высокими тепло- и звукоизоляционными характеристиками, и сейчас их активно используют в энергосберегающих кровельных системах верхнего света.

Настоящим открытием в строительной индустрии стали свойства наноматериалов – инновационной пленки, предназначенной для защиты цветных пластиковых окон от инфракрасного излучения. Инновационные пленки имеют особые пигменты, позволяющие отражать до 80% инфракрасных лучей и не позволяющие конструкциям перегреваться. В результате данная пленка защищает как окна, так и само помещение от перегрева, продлевая этим срок службы конструкции и снижая затраты на кондиционирование. 

Сегодня и в нашей стране тема нанотехнологий популярна как никогда, однако, реальных достижений в этой области пока немного. Дело в том, что за рубежом основной вклад в прикладные разработки в строительстве вносят научные подразделения промышленных корпораций, разработки которых базируются на исследованиях крупных научных центров. Российские строительные компании не в состоянии финансировать научные исследования в одиночку. Именно для финансирования подобных прикладных проектов в области нанотехнологий в 2007 году была создана госкорпорация «Роснано».

Одним из успешных проектов, который уже реализован в нашей стране, можно считать создание нанокомпозитных труб для систем отопления, водоснабжения и газоснабжения. Данной разработкой занимается компания «Экструзионные машины» совместно с учеными МГТУ им. Баумана. Они создали трубы, которые не только в несколько десятков раз превосходят аналоги по эксплуатационным характеристикам, но и отличаются невысокой стоимостью.

Еще одно направление, которое стоит отметить, – это производство строительной стеклопластиковой композитной арматуры, которую специалисты считают перспективной альтернативой привычному стальному аналогу. Лидером по выпуску данной продукции считается компания «Компарм». Такой наноматериал имеет целый ряд уникальных свойств. Так, стеклопластиковая композитная арматура обладает малым уделенным весом, который в 4 раза меньше, чем у стали, химической стойкостью и высокой прочностью. При этом композитная арматура относится к диэлектрикам, имеет низкую теплопроводность и не подвержена коррозии. Такой материал можно использовать в любом виде строительства.

Результаты разработок в области нанотехнологий поражают воображение своим многообразием. Новые виды сталей, бетонов, инновационные покрытия для светопрозрачных конструкций и самоочищающиеся покрытия успешно используются сегодня  в строительной отрасли. При этом следует отметить, что использование нанотехнологий нисколько не ведет к удорожанию процесса строительства, а наоборот  даже удешевляет, потому что резко снижается его материалоемкость. Применение более прочных материалов может уменьшить сечение конструкций, снизить объемы материалов. Не надо забывать, что наноматериалы используются как добавки в небольших количествах. Их не надо производить сотнями тонн, как цемент, щебень. Материалов мало, денег не так много, а результат удивительный. Это немаловажный фактор, влияющий на то, что в последнее время отечественные ученые, да и власти уделяют повышенное внимание развитию прикладных нанотехнологий, инвестируя в реализацию новых проектов.

Наверх

Задать вопрос

Регистрация на обучение

Зарегистрируйтесь по телефону: +7 (812) 912-24-61,
или пройдите электронную регистрацию

Отправить на E-mail

Подписка на рассылку

Обратный звонок