فهرست

کاربرد تکنولوژی نانو در صنعت کاشی و سرامیک

فناوری نانو بعنوان موج چهارم انقلاب صنعتی لقب گرفته است. پدیده‌ای شگرف که در تمامی گرایش‌های علمی بعنوان ضرورت مطرح شده و از تکنولوژی های نوینی است که با سرعت سرسام آور در حال پیشرفت و توسعه می‌باشد. از ابتدای دهه ۱۹۸۰ میلادی در طراحی ساختمان‌ها روزانه شاهد نوآوری‌های جدیدی در زمینه مصالح هستیم که کارآمدی بیشتر در استحکام، شکل ظاهری، دوام و پایداری را نسبت به مصالح سنتی دارد. تکنولوژی نانو یک علم میان ‌رشته‌ای است و به رشته‌های مهندسی مواد، پزشکی، داروسازی و طراحی دارو، دامپزشکی، زیست‌شناسی، فیزیک کاربردی، مهندسی مکانیک، مهندسی برق، مهندسی شیمی و مهندسی کشاورزی مربوط می‌شود. تحلیل گران بر این باورند که فناوری نانو، زیست فناوری (Biotechnology) و فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICT) سه قلمرو علمی هستند که انقلاب چهارم صنعتی را شکل می‌دهند.

 

ورود تکنولوژی نانو به صنایع باعث ایجاد ارزش های فزاینده ای در محصولات شده است. از جمله صنایعی که تکنولوژی نانو توانسته است مزایای چشمگیری را در آن بیافریند صنعت کاشی و سرامیک می باشد. در صنعت کاشی و سرامیک ، مواد نانو در ساخت مواد اولیه مصرفی این صنعت کمک شایانی کرده است. بعنوان مثال مواد نانو را می توان به عنوان نوعی پوشش عنوان کرد که به منظور حصول ویژگی های خاصی در محصول نهایی روی سطح سرامیک های پولیش خورده توسط تجهیزاتی اعمال میشود. سه هدف اصلی از اعمال مواد نانو در این محصولات ضد آب کردن سطوح کاشی ها، ضد لک کردن آنها، و افزایش براقیت و شفافیت سطحی می باشد.

تعریف واژه نانو

یک نانومتر یک هزارم میکرومتر و یک میلیاردیم متر است. هر ماده‌ای را با روش های خاصی می‌توان به ذرات کوچکتری در ابعاد نانومتر تبدیل کرد. در این مقیاس خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی اتم‌ها و مولکول‌ها با خواص خود ماده در حالت نرمال متفاوت است، درچنین مقیاس کوچکی مواد با مشخصات منحصر به فرد و متفاوتی ظاهر می‌گردند و موجب پیدایش دستاوردهای نوینی درعلوم مختلف می‌شوند.

فناوری نانو

به طورکلی نانو تکنولوژی به معنای مهندسی مواد در ابعاد اتمی و ساخت موادی با خواص کاملاً منحصربفرد و متفاوت درابعاد نانومتری است. یک نانومتر برای مواد مختلف حدوداً به اندازه چیدن 5 الی 100 اتم درکنار یگدیگر است. خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی ماده دراین ابعاد نسبت به خواص آن در ابعاد ماکرومتری کاملاً متفاوت است. نانو مواد برای داشتن خواص متفاوت و منحصر بفرد باید حداقل در یک بعد (طول، عرض، ارتفاع) کمتر از 100 نانومتر باشند تا تغییر خواص نسبت به ذرات بزرگتر مشاهده گردد. مثلاً مواد نانو آنتی باکتریال، حداقل در یک بعد، زیر 100 نانومتر هستند و خواص آنتی‌باکتریال به طور محسوسی قابل مشاهده است به نحوی که این نانومواد موجب نابودی علائم حیات در باکتری‌ها می‌شوند. از اشکال دیگر مواد نانو می توان به موارد زیر اشاره نمود :

نانوصفحات : ذرات مواد بصورت صفحه ای کنار همدیگر قرار گرفته اند و در یک بعد زیر 100 نانومتر هستند و خواصی متفاوت از حالت بالک خود دارند.
نانومیله‌ها و نانولوله‌ها : بشکل میله های تو پر و توخالی بوده و در دو بعد زیر 100 نانومتر هستند و خواصی متفاوت از حالت بالک خود دارند.
نانوذرات : در سه بعد زیر 100 نانومتر هستند و خواصی متفاوت از حالت بالک خود دارند.

کاربرد های تکنولوژی نانو در صنعت کاشی و سرامیک

محصولات آنتی باکتریال

این نوع کاشی ها با دارابودن نانوذرات خاصی در فرمول لعاب خود، توسط مکانیزم‌های مختلفی توانایی از بین بردن میکروب‌ها را دارند. نانوذرات آنتی باکتریال در حالت کلی از مکانیزم‌هایی مانند تماس مستقیم نانوذرات با باکتری، تخریب دیواره سلولی، تخریب غشای سلولی، تخریب DNA، تغییر سیستم متابولیک، ایجاد اختلال در سیستم تنفسی و غیرفعال کردن پروتئین‌های موجود در باکتری باعث نابودی میکروب‌ها می‌گردند.

محصولات فتوکاتالیست

این کاشی ها دارای نانوذرات فتوکاتالیست است، فتوکاتالیست به معنای کاتالیستی است که با تابش نور به سطح آن موجب افزایش فعالیت کاتالیستی می‌گردد. نانوذرات فتوکاتالیستی موجب تولید رادیکال‌های آزاد هیدروکسیل و اکسیژن آزاد در سطح کاشی می‌شوند. این قابلیت موجب تجزیه آلودگی‌های آلی، بوهای نامطلوب و خاصیت آنتی باکتریال می‌گردند. اصطلاحا به این نوع کاشی‌ها خودتمیزشونده (Selfcleaning) یا (Easycleaning) می‌گویند.

محصولات نانوپولیش

در این کاشی ها با ایجاد خواص آبگریزی در سطح آنها از نشستن ذرات آلودگی بر روی سطح کاشی جلوگیری بعمل آمده و شستشو و نظافت آنها را آسان تر می کند. گاهاً از پوشش‌های نوع پلیمری برای ایجاد سطح آبگریز بر روی این محصولات استفاده می‌گردد که نانومتری نیستند، کاشی آبگریز نانو، باید حتماً دارای ذرات نانومتری باشد تا بتوانند مکانیزم نفوذ را انجام داده و عملکرد واقعی خود را بروز دهند. برای افزایش استحکام پوشش‌ها برخی شرکت‌ها از ذرات اکسیدهای فلزی استفاده می‌کنند.

واکس‌های پایه پلی‌یورتانی

این نوع واکس‌ها دارای ساختار نانو نمی باشند و تنها یک لایه نازک پلیمری روی کاشی ایجاد می کنند، این لایه موجب پر شدن پستی و بلندی‌های موجود بر روی کاشی می شود. انواع مواد نانو مورد استفاده در صنعت کاشی و سرامیک به دو دسته زیر تقسیم میشوند :
مواد نانو A : این نوع مواد حاوی نانوذرات معدنی (عمدتاً سیلیس) بوده و چون سایز این ذرات بسیار ریز و در حد نانومتر است، به راحتی تمام خلل و فرج موجود بر روی کاشی پولیش خورده را پوشش می‌دهد و باعث افزایش براقیت آنها می گردد.

مواد نانو B : این نوع مواد بعد از مواد نانو A بر روی کاشی اعمال می شود و یک لایه پلیمری حاوی گروه‌های عاملی را روی سطح کاشی و خلل و فرج پر شده توسط نانوپوشش نوع A، ایجاد می‌کند.


Designed by TabrizTileGroup's IT Department