論納米技術(shù)在新型建筑材料中的應(yīng)用

王江波　姜志威

摘 要:納米技術(shù)作為一門(mén)新興的技術(shù),在多個(gè)領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用,尤其是極大地推動(dòng)了新型建材的發(fā)展,介紹了納米技術(shù)在新型建筑涂料、復(fù)合水泥、自潔玻璃、陶瓷、防護(hù)材料等方面的應(yīng)用,通過(guò)論述可知,納米材料在新型建材領(lǐng)域具有很好的發(fā)展應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞:納米技術(shù);新型建材;應(yīng)用;前景

中圖分類號(hào):TU111.2+4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-3198(2009)16-0311-02

1 納米涂料的應(yīng)用

通常傳統(tǒng)的涂料都存在懸浮穩(wěn)定性差,耐老化、耐洗刷性差,光潔度不夠等缺陷。而納米涂料則能較好的解決這一問(wèn)題,納米涂料具有下述優(yōu)越的性能:(1)具有很好的伸縮性,能夠彌蓋墻體細(xì)小裂縫,具有對(duì)微裂縫的自修復(fù)作用。(2)具有很好的防水性,抗異物粘附、沾污性能,抗堿、耐沖刷性。(3)具有除臭、殺菌、防塵以及隔熱保溫性能。(4)納米涂料的色澤鮮艷柔和,手感柔和,漆膜平整,改善建筑的外觀等。

雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)納米涂料的研究還處在初步階段,但是已在工程上得到了較廣泛的應(yīng)用,如北京納美公司生產(chǎn)的納米系列涂料已大量應(yīng)用于北京建欣苑、建東苑等住宅區(qū)的外墻粉刷,效果良好。在首體改造工程中,使用納米涂料1700噸,涂刷6萬(wàn)平方米。復(fù)旦大學(xué)教育部先進(jìn)涂料工程研究中心的專家已研發(fā)出了“透明隔熱玻璃涂料”。

2 納米水泥的應(yīng)用

普通水泥混凝土因其剛性較大而柔性較小,同時(shí)其自身也存在一些固有的缺陷,使其在使用過(guò)程中不可避免地產(chǎn)生開(kāi)裂并破壞。為了解決這一問(wèn)題就必須加速對(duì)具有特殊性能混凝土的研發(fā),而納米混凝土就能有效的解決這樣問(wèn)題,納米混凝土,與普通混凝土相比,納米混凝土的強(qiáng)度、硬度、抗老化性、耐久性等性能均有顯著提高,同時(shí)還具有防水、吸聲、吸收電磁波等性能,因而可用于一些特殊的建筑設(shè)施中(如國(guó)防設(shè)施)。通常在普通混凝土中加入納米礦粉(納米級(jí)SiO2、納米級(jí)CaCO3)或者納米金屬粉末已達(dá)到納米混凝土的性能,而且通過(guò)改變納米材料的摻量還能配置出防水砂漿等。目前開(kāi)發(fā)研制的納米水泥材料包括納米防水復(fù)合水泥,納米敏感水泥、納米環(huán)保復(fù)合水泥以及納米隱身復(fù)合水泥。

納米防水水泥是通過(guò)在水泥中添加X(jué)PM水泥外加劑的納米材料而制成的,該納米外加劑摻入水泥后,可以加快水泥誘導(dǎo)期和加速期的水化反應(yīng),改善水泥凝固的三維結(jié)構(gòu),同時(shí)提高水泥石的密實(shí)度,增強(qiáng)了防水性能。

納米敏感水泥是在水泥中加入對(duì)周?chē)h(huán)境變化十分敏感的納米材料,從而達(dá)到改善水泥制品溫敏、濕敏、氣敏、力敏等性能。根據(jù)添加的敏感材料的不同可將納米敏感水泥用于化工廠的建設(shè)、高速路面的鋪設(shè)等。

納米環(huán)保復(fù)合水泥是利用納米材料的光催化功能,從而使水泥制品具有殺菌、除臭以及表面自清潔等功能。通常是選用TiO2作為納米添加劑。

納米隱身復(fù)合材料是通過(guò)使用具有吸收電磁波功能的納米材料(納米金屬粉居多),在電磁波照射時(shí),納米材料的表面效應(yīng)使得原子與電子運(yùn)動(dòng)加劇,促使電子能轉(zhuǎn)化為熱能,加強(qiáng)對(duì)電磁波的吸收,從何使材料能夠在很寬的頻帶范圍內(nèi)避開(kāi)雷達(dá)、紅外光的偵查,這一材料常用于軍事國(guó)防建筑等。

3 納米玻璃的應(yīng)用

普通玻璃在使用過(guò)程中會(huì)吸附空氣中的有機(jī)物,形成難以清洗的有機(jī)污垢,同時(shí),水在玻璃上易形成水霧,影響可見(jiàn)度和反光度。而通過(guò)在平板玻璃的兩面鍍制一層TiO2納米薄膜形成的納米玻璃,則能有效的解決上述缺陷,同時(shí)TiO2光催化劑在陽(yáng)光作用下,可以分解甲醛、氨氣等有害氣體。此外納米玻璃具有非常好的透光性以及機(jī)構(gòu)強(qiáng)度。將這種玻璃用作屏幕玻璃、大廈玻璃、住宅玻璃等可免去麻煩的人工清洗過(guò)程。

4 納米技術(shù)在陶瓷材料中的應(yīng)用

陶瓷因其具有較好的耐高溫以及抗腐蝕性以及良好的外觀性能而在工程界得到了廣泛的應(yīng)用(如鋪貼墻面的瓷磚),但是陶瓷易發(fā)生脆性破壞,因而在使用過(guò)程中也受到了一定的限制。使用納米材料開(kāi)發(fā)研制的納米陶瓷則具有良好的塑性性能,能夠吸收一定量的外來(lái)能量。在陶瓷基中加入納米級(jí)的金屬碳化物纖維可以大大提高陶瓷的強(qiáng)度,同時(shí)具有良好的抗燒蝕性,火箭噴氣口的耐高溫材料就選用納米金屬陶瓷作為耐高溫材料。用納米SiC、Si3N、ZnO、SiO2、TiO2、A12O3等制成的陶瓷材料具有高硬度、高韌性、高強(qiáng)度、耐磨性、低溫超塑性、抗冷熱疲勞等性能優(yōu)點(diǎn)。納米陶瓷將作為防腐、耐熱、耐磨的新材料在更大的范圍內(nèi)改變材料的力學(xué)性質(zhì),具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

5 納米技術(shù)在防護(hù)材料中的應(yīng)用

通常是在膠料中加入炭黑等以提高材料的防水性能,但這種材料的耐腐蝕性以及耐侯性較差,易老化,研制具有高強(qiáng)、耐腐蝕、抗老化性能的防水材料也是工程界一直在積極研究的問(wèn)題,納米防水材料能夠很好滿足上述要求,北京建筑科學(xué)研究院就成功的研制了具有較好耐老化性能的納米防水卷材,該類防水卷材具有很好的強(qiáng)度、韌性、抗老化性以及光穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性等。納米防水卷材具有叫廣泛的應(yīng)用前景,如建筑頂面、地下室、衛(wèi)生間、水利堤壩以及防潛工程等。

6 納米保溫材料

隨著我國(guó)推行節(jié)能減排的方針,工程界也越來(lái)越注重建筑的保溫節(jié)能性能,我國(guó)目前使用的比較多的仍是聚氨酯、石棉等傳統(tǒng)隔熱保溫材料,這些材料在使用過(guò)程中容易產(chǎn)生一些對(duì)人體有害的物質(zhì),如石棉與纖維制品含有致癌物質(zhì),聚氨酯泡沫燃燒后釋放有毒氣體,而通過(guò)使用納米材料開(kāi)發(fā)研制的保溫材料則能避免這些弊端,如以無(wú)機(jī)硅酸鹽為基料,經(jīng)高溫高壓納米功能材料改性而成的保溫材料不僅具有很好的保溫效果,同時(shí)對(duì)人體也無(wú)損害,是一種綠色環(huán)保保溫材料。

7 納米技術(shù)在其粘合劑以及密封材料和潤(rùn)滑劑方面的應(yīng)用

對(duì)于一些在深海中作業(yè)的結(jié)構(gòu)以及其他特殊環(huán)境下工作的構(gòu)件,它們對(duì)結(jié)構(gòu)的密封性的要求非常高,已超過(guò)了普通粘合劑和密封劑所能滿足的范圍。國(guó)外通過(guò)在普通粘合劑和密封膠中添加納米SiO2等添加劑,使粘合劑的粘結(jié)效果和密封膠的密封性能都大大提高。其工作機(jī)理是在納米SiO2的表面包覆一層有機(jī)材料,使之具有永久性,將它添加到密封膠中很快形成一種硅石結(jié)構(gòu),即納米SiO2形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的膠體流動(dòng),提高粘接效果,由于顆粒尺寸小,更增加了膠的密封性。大型建材機(jī)械等主機(jī)工作時(shí)的噪聲達(dá)到上百分貝,用納米材料制成的潤(rùn)滑劑,既能在物體表面形成半永久性的固態(tài)膜,產(chǎn)生根好的潤(rùn)滑作用,大大降低噪聲,又能延長(zhǎng)裝備使用壽命,具有非常好的應(yīng)用前景。

8 結(jié)語(yǔ)

納米技術(shù)作為一門(mén)新興的學(xué)科,被譽(yù)為二十一世紀(jì)最具有發(fā)展前景的技術(shù),是對(duì)未來(lái)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生重大影響的一種關(guān)鍵性前沿技術(shù)。納米技術(shù)在建筑材料方面的應(yīng)用前景非常廣闊,納米技術(shù)不僅會(huì)推動(dòng)建材新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā),還將為改善人們的生活環(huán)境,提高生活質(zhì)量做出不可估量的貢獻(xiàn)。納米功能材料已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn),目前研究開(kāi)發(fā)工作正處于剛剛起步階段,還有很多問(wèn)題還未很好的解決,需要將進(jìn)一步加速對(duì)納米材料的研究以及推廣應(yīng)用。納米材料將成為21世紀(jì)新型建筑材料的發(fā)展新方向,相信在不久的將來(lái),我們將跨入一個(gè)全新的材料時(shí)代—納米材料時(shí)代。

參考文獻(xiàn)

[1]@張立德.納米材料[M].北京:化工出版社,2002.

[2]@宋小杰.納米材料和納米技術(shù)在新型建筑材料中的應(yīng)用[J].安徽化工,2008,(8):14-17.

[3]@楊毅,姜煒,劉宏英,李鳳生.納米復(fù)合技術(shù)在新型建材中的應(yīng)用[J].中國(guó)粉體技術(shù),2006,(1):43-48.

[4]@魏志強(qiáng),王政軍,喬紅霞等.納米技術(shù)在建筑材料中的發(fā)展與應(yīng)用[J].中國(guó)粉體技術(shù),2005,(1):45-48.

[5]@唐輝宇,陳麗娟.納米技術(shù)與環(huán)保建材[J].四川建材,2005,(1):6-8.