1394/07/23

درس واره شماره 24- نانو تکنولوژی و معماری پایدار

اشتراک گذاری

فناوری نانو Nano منجر به تغییرات شگرفی در بحث ماده و تغییر متریال گردید است؛ اما همین تغییر متریال، منجر به تغییر نوع فرهنگ، نگاه، هنر و معماری خواهد شد. در واقع مصالح هویت ثابت خود را از دست می دهند و دیگر، معماری تعریف محدودی در زمان و مکان نخواهد داشت. چنین مصالحی، امکانات تازه ای را برای تکمیل و بهبود معماری و اندیشیدن درباره شکل جدیدی از زندگی به وجود می آورند. در حقیقت هر شاخه از این علم، سعی در کشف این موضوع دارد که نانو تکنولوژی Nano technology چه شانسی را در صنعت ساختمان سازی فراهم خواهد آورد. علم ساختمان سازی در حقیقت اختصاصی کردن علم مواد و همچنین سهیم شدن در آن است.اما به چه سرعتی صنعت ساختمان سازی نانو تکنولوژی را در بر خواهد گرفت؟ نه خیلی سریع، حداقل اکنون نه.

صنعت ساختمان سازی نسبت به سایر علوم کم تر در معرض تهاجم است. بر طبق مقاله ای با نام نانو تکنولوژی و جهان در حال گسترش که در سال 2005 چاپ شد صنعت ساختمان سازی در رده هشتم صنایعی است که از نانو تکنولوژی استفاده می کند.





 

تعریف نانو تکنولوژی و کاربرد آن

نانو تکنولوژی به معنای فناوری در سطح اتم است و با میان کنش فیزیکی در سطح مولکولی ارتباط دارد. نانو از کلمه یونانی (به معنای چیز کوچک تر از اندازه معمولی) گرفته شده است و واژه نانو تکنولوژی به معنای استفاده از چیزهایی در گستره ابعادی بین یک الی صد نانومتر است. این فناوری هم مانند بسیاری دیگر از تعاریف تکنیکی، پرسش های بسیاری ایجاد کرده است که برای بسیاری از آنها هنوز پاسخ روشن و واضحی وجود ندارد.



 



کلمه نانو اشاره به بیلیون دارد بنابراین نانومتر، یک میلیاردم متر است که البته مقدار بسیار کوچکی است. درک اینکه چه چیزی نانو تکنولوژی را خاص می کند نیازمند به خاطر آوردن درس های فیزیک دوره دبیرستان است؛ برای مثال به همه ما آموزش داده شده که بین دو جسم نیروی جاذبه وجود دارد، وقتی جسمی رها می شود به سمت زمین بر می گردد زیرا نیروی جاذبه زمین بسیار قوی تر از نیروی جاذبه موجود در جسم است. اما در مقیاس نانو تأثیر جاذبه بین دو بلوک ساختمانی با سایز نانو، صرف نظر از اندازه ذرات، واقعاً زیاد است. اگر چه نتیجه نیروی الکترو مغناطیس بین دو ذره نانو خیلی بیشتر، قوی تر و متفاوت تر از آن چیزی است که ما در مقیاس انسانی تجربه اش را داریم.



 



تفاوت دیگر بین مقیاس جهان با مقیاس نانو و انسان رابطه تراکم و نیرو است. خیلی از نانو تکنولوژی های به کار رفته شامل کار با نانو لوله های پیچیده مولکول کربن است که فولرین Fullerenes (یک مولکول کربنی خالص با لااقل 60 اتم کربن) خوانده می شود. فولرین می تواند کشیده شود و یا تغییر شکل دهد بدون اینکه بشکند. به تناسب، آنها حجم کمی دارند و بنابراین جرم خیلی خیلی کمی هم دارند؛ به عبارت دیگر، در مقایسه با وزن کم شان بی اندازه قوی هستند. وزن یک ساختار نانو لوله ضمن این که 10 بار سبک تر از ساختار فولاد است بلکه 100 برابر قوی تر نیز می باشد.



 



نانو لوله های کربن؛ کوچک اما قوی! این جمله چه معنایی می تواند بدهد. برای معماران به معنی نسل جدیدی از مصالح با خواصی است که آرزوی آن را داشته اند. نانو لوله های کربن خواص مواد را به طور چشم گیری تقویت می کند و ما را به تفکر دوباره در مورد فرضیه های پایه ی صنعت ساختمان سازی، سیستم های مورد استفاده و مصالح وا می دارد.

نانو لوله ها می توانند 100 برابر قوی تر و همچنین 10 برابر سبک تر از فولاد باشند. آنها الکتریسیته را هدایت می کنند و  می توانند شفاف و ضد آتش ساخته شوند. شاید جالب ترین موضوع در میان تمام موارد گفته شده این باشد که خصوصیات آنها می تواند در همان ابتدا طراحی شود و این جمله به این معنی است که معماران فردا به جای طراحی بر طبق خصوصیات مصالح می توانند ضوابط مصالحی را که در جستجوی آن هستند مشخص کنند و سپس مصالح برای آنها با توجه به در خواست آنها طراحی می شود تا در ساختمان استفاده شوند.




فرانز برندستر Franz Brndstr محقق پلیمر در BASF درباره این می گوید: به جای پرسیدن این که این مصالح چه کاری انجام خواهند داد؟ می توان پرسید که ما به چه مصالحی و با چه خصوصیاتی نیاز داریم؟

خصوصیت دیگر نانو لوله ها این است که خواص آنها می تواند طی استفاده تغییر کند. برای مثال دانشمندان دانشگاه اوهایو Ohio University پلاستیکی را ساختند که می تواند دو خصوصیت ضد هم را داشته باشد: یعنی آب دوست ( آنهایی که قابلیت جذب آب را دارند) و ضد آب. موادی با این خصوصیات چند گانه و متضاد با قابلیت برگشت پذیری می توانند تأثیر بزرگی در معماری داشته باشند. با زدن یک دگمه پنجره های رنگی الکترونیکی می توانند در پاسخ به تغییرات نور بیرون، از آبی به قرمز تغییر رنگ دهند.



 



تأثیر دیگر نانو لوله ها می تواند روی پوسته های ساختمان باشد، تأثیر آنها روی سازه نیز بیشتر محسوس است. فقط ساختمانی را تصور کنید با مصالحی که 100 برابر از فولاد قوی تر و 10 برابر سبک تر است، این حقیقت را هم به موارد گفته شده اضافه کنید که آنها می توانند شفاف ساخته شوند. میس وندروهه Mies Van Der Rohe چگونه به معماران امروز به خاطر شانس شان برای طراحی، با کمک دیوارهایی به باریکی و شفافیت شیشه حسادت خواهد کرد؟



 



کار با این بلوک های ساختمانی به دانشمندان این امکان را می دهد تا این ساختار مولکولی را در روش های جدید و بی نظیر در یک جا جمع آوری کنند. با صراحت می توان گفت که نانو تکنولوژی امکان دسترسی به علوم متفاوتی را به وجود می آورد که شامل نمونه هایی به شرح زیر است:

  • معالجه سرطان، ریشه کنی سلول های سرطانی بدون آسیب به بافت های مجاور و بدون درد؛
  •  اجتماع های الکترونیکی که به مراتب سریع تر و نیازمند مواد اولیه کم تر است؛
  • مواد خود پاک کننده سطوح؛
  • پارچه هایی که وزن بسیار کمی دارند و رطوبت را جذب نمی کنند و خیلی قوی تر از پارچه هایی هستند که قبلا شناخته شده بود.

 




امروزه نانو تکنولوژی خیلی بیشتر از سایر علوم و تکنولوژی کاربردی مورد تحقیق، مطالعه، توسعه و پیشرفت است و به نظر می رسد که در آینده ای نزدیک سایر علوم را نیز تحت تأثیر خود قرار دهد. در حقیقت پیش بینی شده است تا سال 2020 نانو تکنولوژی صنعتی جهانی خواهد بود که سالانه بیش از یک بیلیون دلار آمریکا را به خود اختصاص خواهد داد.

بر طبق آمار انجمن سلطنتی مهندسان حرفه ای بریتانیا، کشورهای اروپایی تاکنون تقریباً حدود یک بیلیون یورو در زمینه تحقیقات نانو تکنولوژی سرمایه گذاری کرده اند. نانو، علمی بی همتاست که نظم و ترتیب علوم گوناگون و متضاد را با هم در خود دارد. بر خلاف علم کاربردی که به طور معمول از یک حقیقت ثابت استنتاج می شوند، علم نانو نظم و ترتیب علوم متضاد و گوناگون همچون شیمی آلی و معدنی، علوم زیست شناسی مولکولی و فیزیک کوآنتومی را در کنار هم جمع می کند و آنها را یکپارچه می سازد.



 



در حال حاضر، عدم استفاده از نانو تکنولوژی دلایل خاص خود را دارد اما رایج ترین آنها در جامعه به شرح زیر است:

  • استفاده از تکنولوژی ثابت نشده نه فقط به علت ریسک آن بلکه به خاطر عدم مسئولیت پذیری و اطمینان به آن.
  • طراحان و پیمانکاران تمایل به استفاده از تولیداتی دارند که با آن آشنا ترند، زیرا استفاده از مصالح قدیمی تر برای آنها ساده تر است.
  • حجم واقعی نانو تکنولوژی که در حال حاضر در ساختمان سازی استفاده می شود بسیار کم است.
  •  تکنولوژی های جدید خیلی گران تر از تکنولوژی های قدیمی تر است.

 



 




 




برگرفته از:
قربی، میترا، سفلایی، فرزانه، پاییز و زمستان 1390، شماره 72و 73، "فصلنامه شهرسازی و معماری".
www.phys.org

نظرات

نظری وجود ندارد، اولین نفری باشید که نظری ثبت می کنید.