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1、论纳米技术在新型建筑材料中的应用论纳米技术在新型建筑材料中的应用摘 要:纳米技术作为一门新兴的技术,在多个领域具有非常重要的应用,尤其是极大地推动了 新型建材的发展,介绍了纳米技术在新型建筑涂料、复合水泥、自洁玻璃、陶瓷、防护材料 等方面的应用,通过论述可知,纳米材料在新型建材领域具有很好的发展应用前景。关键词:纳米技术;新型建材;应用;前景1 纳米涂料的应用通常传统的涂料都存在悬浮稳定性差,耐老化、耐洗刷性差,光洁度不够等缺陷。而纳米 涂料则能较好的解决这一问题,纳米涂料具有下述优越的性能:(1)具有很好的伸缩性,能够弥 盖墙体细小裂缝,具有对微裂缝的自修复作用。(2)具有很好的防水性,抗异
2、物粘附、沾污性 能,抗碱、耐冲刷性。(3)具有除臭、杀菌、防尘以及隔热保温性能。(4)纳米涂料的色泽鲜 艳柔和,手感柔和,漆膜平整,改善建筑的外观等。虽然国内外对纳米涂料的研究还处在初步阶段,但是已在工程上得到了较广泛的应用,如 北京纳美公司生产的纳米系列涂料已大量应用于北京建欣苑、建东苑等住宅区的外墙粉刷, 效果良好。在首体改造工程中,使用纳米涂料 1700 吨,涂刷 6 万平方米。复旦大学教育部先 进涂料工程研究中心的专家已研发出了“透明隔热玻璃涂料”。2 纳米水泥的应用普通水泥混凝土因其刚性较大而柔性较小,同时其自身也存在一些固有的缺陷,使其在使 用过程中不可避免地产生开裂并破坏。为了解
3、决这一问题就必须加速对具有特殊性能混凝 土的研发,而纳米混凝土就能有效的解决这样问题,纳米混凝土,与普通混凝土相比,纳米混凝 土的强度、硬度、抗老化性、耐久性等性能均有显著提高,同时还具有防水、吸声、吸收电 磁波等性能,因而可用于一些特殊的建筑设施中(如国防设施)。通常在普通混凝土中加入纳 米矿粉(纳米级 SiO2、纳米级 CaCO3)或者纳米金属粉末已达到纳米混凝土的性能,而且通过 改变纳米材料的掺量还能配置出防水砂浆等。目前开发研制的纳米水泥材料包括纳米防水 复合水泥,纳米敏感水泥、纳米环保复合水泥以及纳米隐身复合水泥。纳米防水水泥是通过在水泥中添加 XPM 水泥外加剂的纳米材料而制成的,
4、该纳米外加 剂掺入水泥后,可以加快水泥诱导期和加速期的水化反应,改善水泥凝固的三维结构,同时提 高水泥石的密实度,增强了防水性能。纳米敏感水泥是在水泥中加入对周围环境变化十分敏感的纳米材料,从而达到改善水泥 制品温敏、湿敏、气敏、力敏等性能。根据添加的敏感材料的不同可将纳米敏感水泥用于 化工厂的建设、高速路面的铺设等。纳米环保复合水泥是利用纳米材料的光催化功能,从而使水泥制品具有杀菌、除臭以及 表面自清洁等功能。通常是选用 TiO2 作为纳米添加剂。纳米隐身复合材料是通过使用具有吸收电磁波功能的纳米材料(纳米金属粉居多),在电 磁波照射时,纳米材料的表面效应使得原子与电子运动加剧,促使电子能转
5、化为热能,加强对 电磁波的吸收,从何使材料能够在很宽的频带范围内避开雷达、红外光的侦查,这一材料常用 于军事国防建筑等。3 纳米玻璃的应用普通玻璃在使用过程中会吸附空气中的有机物,形成难以清洗的有机污垢,同时,水在玻 璃上易形成水雾,影响可见度和反光度。而通过在平板玻璃的两面镀制一层 TiO2 纳米薄膜 形成的纳米玻璃,则能有效的解决上述缺陷,同时 TiO2 光催化剂在阳光作用下,可以分解甲醛、 氨气等有害气体。此外纳米玻璃具有非常好的透光性以及机构强度。将这种玻璃用作屏幕 玻璃、大厦玻璃、住宅玻璃等可免去麻烦的人工清洗过程。4 纳米技术在陶瓷材料中的应用陶瓷因其具有较好的耐高温以及抗腐蚀性以
6、及良好的外观性能而在工程界得到了广泛 的应用(如铺贴墙面的瓷砖),但是陶瓷易发生脆性破坏,因而在使用过程中也受到了一定的限 制。使用纳米材料开发研制的纳米陶瓷则具有良好的塑性性能,能够吸收一定量的外来能量。 在陶瓷基中加入纳米级的金属碳化物纤维可以大大提高陶瓷的强度,同时具有良好的抗烧蚀 性,火箭喷气口的耐高温材料就选用纳米金属陶瓷作为耐高温材料。用纳米 SiC、Si3N、ZnO、SiO2、TiO2、A12O3 等制成的陶瓷材料具有高硬度、高韧性、高强度、 耐磨性、低温超塑性、抗冷热疲劳等性能优点。纳米陶瓷将作为防腐、耐热、耐磨的新材 料在更大的范围内改变材料的力学性质,具有非常广阔的应用前景
7、。 5 纳米技术在防 护材料中的应用通常是在胶料中加入炭黑等以提高材料的防水性能,但这种材料的耐腐蚀性以及耐侯性 较差,易老化,研制具有高强、耐腐蚀、抗老化性能的防水材料也是工程界一直在积极研究的 问题,纳米防水材料能够很好满足上述要求,北京建筑科学研究院就成功的研制了具有较好耐 老化性能的纳米防水卷材,该类防水卷材具有很好的强度、韧性、抗老化性以及光稳定性、 热稳定性等。纳米防水卷材具有叫广泛的应用前景,如建筑顶面、地下室、卫生间、水利堤 坝以及防潜工程等。6 纳米保温材料随着我国推行节能减排的方针,工程界也越来越注重建筑的保温节能性能,我国目前使用 的比较多的仍是聚氨酯、石棉等传统隔热保温
8、材料,这些材料在使用过程中容易产生一些对 人体有害的物质,如石棉与纤维制品含有致癌物质,聚氨酯泡沫燃烧后释放有毒气体,而通过 使用纳米材料开发研制的保温材料则能避免这些弊端,如以无机硅酸盐为基料,经高温高压纳 米功能材料改性而成的保温材料不仅具有很好的保温效果,同时对人体也无损害,是一种绿色 环保保温材料。7 纳米技术在其粘合剂以及密封材料和润滑剂方面的应用对于一些在深海中作业的结构以及其他特殊环境下工作的构件,它们对结构的密封性的 要求非常高,已超过了普通粘合剂和密封剂所能满足的范围。国外通过在普通粘合剂和密封 胶中添加纳米 SiO2 等添加剂,使粘合剂的粘结效果和密封胶的密封性能都大大提高
9、。其工 作机理是在纳米 SiO2 的表面包覆一层有机材料,使之具有永久性,将它添加到密封胶中很快 形成一种硅石结构,即纳米 SiO2 形成网络结构的胶体流动,提高粘接效果,由于颗粒尺寸小, 更增加了胶的密封性。大型建材机械等主机工作时的噪声达到上百分贝,用纳米材料制成的 润滑剂,既能在物体表面形成半永久性的固态膜,产生根好的润滑作用,大大降低噪声,又能延 长装备使用寿命,具有非常好的应用前景。8 结语纳米技术作为一门新兴的学科,被誉为二十一世纪最具有发展前景的技术,是对未来经济 和社会发展产生重大影响的一种关键性前沿技术。纳米技术在建筑材料方面的应用前景非 常广阔,纳米技术不仅会推动建材新产品
10、的开发,还将为改善人们的生活环境,提高生活质量 做出不可估量的贡献。纳米功能材料已成为国内外研究的热点,目前研究开发工作正处于刚 刚起步阶段,还有很多问题还未很好的解决,需要将进一步加速对纳米材料的研究以及推广应 用。纳米材料将成为 21 世纪新型建筑材料的发展新方向,相信在不久的将来,我们将跨入一 个全新的材料时代纳米材料时代。参考文献1张立德.纳米材料M.北京:化工出版社,2002.2宋小杰.纳米材料和纳米技术在新型建筑材料中的应用J.安徽化工,2008,(8):14-17.3杨毅,姜炜,刘宏英,李凤生.纳米复合技术在新型建材中的应用J.中国粉体技术, 2006,(1):43-48.4魏志强,王政军,乔红霞等.纳米技术在建筑材料中的发展与应用J.中国粉体技术, 2005,(1):45-48.5唐辉宇,陈丽娟.纳米技术与环保建材J.四川建材,2005,(1):6-8.
