Рейтинг@Mail.ru
Нанотехнологии на страже чистоты - masterPla.net - видео об архитектуре, дизайне, строительстве, ремонте
masterPla.net - видео об архитектуре, дизайне, строительстве, ремонте
Добро пожаловать
Вход

Нанотехнологии на страже чистоты

НанотехнологииКанадская фирма GENS NANO создала самоочищающееся покрытие (Gens Nano SolarStucco) для фасадов зданий и объектов, находящихся под открытым небом, на основе нанофотокатализатора.


 

Что такое нанотехнологии?

Нанотехнологии в широком смысле - это область прикладной науки и техники, объединяющей темой которых является контроль материи на молекулярном уровне в масштабах меньше, чем 1 мкм, обычно от 1 до 100 нм, а также изготовления устройств в этом диапазоне размеров. Эта область науки опирается на прикладную физику, материаловедение, молекулярную химию, широко применяется в машиностроении и электротехнике.

Нанотехнологии можно рассматривать как продолжение существующих наук на наноуровне.

Два основных подхода, используемых в нанотехнологиях.

1. Подход «снизу-вверх»  - от отдельных атомов – к изделию. Метод заключается в том, что в контролируемых условиях происходит формирование ансамблей из атомов и ионов. В результате образуются новые объекты с новыми структурами и, соответственно, с новыми свойствами, которые можно программировать путем изменения условий формирования ансамблей. Этот подход облегчает решение проблемы миниатюризации объектов, приближает к решению ряда проблем литографии высокого разрешения, создания новых микропроцессоров,  тонких полимерных пленок, новых полупроводников. Методом «снизу-вверх», манипулируя молекулами и атомами, можно создавать искусственные объекты (синтетические молекулы, кластеры, состоящие из сотен атомов), которых не существует в природе, и создавать из них блоки наноматериалов. В связи с этим изучение атомов и молекул проводят с точки зрения их функций.

2. Подход "сверху-вниз", он заключается в уменьшении размеров объектов до нановеличин в пределах возможностей промышленного оборудования и используемого материала.

НанотехнологииТолчком к развитию нанотехнологии стал вновь возникший интерес к коллоидной химии (Наука о дисперсных системах и поверхностных явлениях. Изучает адгезию, адсорбцию, смачивание, коагуляцию, электрофорез. Разрабатывает технологии строительных материалов, бурения горных пород, золь-гель-технологии. Играет фундаментальную роль в нанотехнологии. Современная коллоидная химия — это наука на стыке химии, физики, биологии). 

Новое поколение аналитических инструментов, таких как атомно-силовой микроскоп (АСМ), и сканирующий туннельный микроскоп (СТМ), позволяют наблюдать новые явления в процессах электронно-лучевой литографии и молекулярно-лучевой эпитаксии. Изучая их, стало возможно создание современных нанополимеров, основанных на малекулярных структурах, а также проектирование компьютерных чипов и макетов на основе поверхностных наноматериалов. Несмотря на большие перспективы многочисленных разработок нанотехнологий, таких как наночастицы, квантовые точки и нанотрубки, реальные коммерческие предложения в основном касается коллоидных наночастиц в объемной форме, например, лосьоны, косметика, функциональные покрытия и средства для удаления пятен на одежде. фотокатализЗдесь используется механизм фотокатализа. Когда фотокатализатором диоксида титана (TiO2) поглощается ультрафиолетовое (УФ) излучения от солнечного света или от источника света (люминесцентные лампы), начинается образование пар электронов и дырок. Электроны валентной зоны диоксида титана приходят в состояние возбуждения при освещении светом. Избыточная энергия этого процесса способствует переходу возбужденного электрона в зону проводимости диоксида титана, поэтому и происходит образование пары - отрицательного электрона (е-) и положительной дырки (Н +). Этот процесс называется  фотовозбуждением. Длина волны света необходимая для фото-возбуждения: 1240 (постоянная Планка, H) / 3,2 эВ (энергия запрещенной зоны) = 388 нм. Положительная дырка диоксида титана распадается на молекулу воды с образованием газообразного водорода и гидроксильного радикала. Отрицательный электрон реагирует с кислородом, образуя анион супероксида. Этот цикл продолжается пока действует источник света.

Понятие фотокатализа

Фотокатализ — ускорение химической реакции, обусловленное совместным действием катализатора и облучения светом. фотокатализПри фотогенерируемом катализе фотокаталитическая активность зависит от способности катализатора создавать пары электрон-дырка, которые генерируют свободные радикалы, способные вступать во вторичные реакции. Понимание механизма стало возможным после открытия электролиза воды на катализаторе из диоксида титана.

Примером фотокатализа может служить фотосинтез - процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл и бактериородопсин у бактерий).

Разницей между фотосинтезом от фотокатализом Nano TiO2 является то, что в отличие от фотосинтеза, под действием света на поверхности покрытия образуются радикалы, способные разрушить вредные органические соединения с образованием воды и углекислого газа.

Основываясь на изложенных выше научных разработках,  канадская фирма GENS NANO создала самоочищающееся покрытие (Gens Nano SolarStucco) для фасадов зданий и объектов, находящихся под открытым небом, на основе нанофотокатализатора.

Свойства Gens Nano-покрытия

Нанотехнологии1. Самоочищающиеся покрытия представляет собой специальный нанофотокатализатор, созданный по нанотехнологии. Как Нанотехнологииправило, моющие средства снижают поверхностное натяжение воды и угол контакта уменьшается. Под воздействием света, угол контакта воды с поверхностью, обработанной нанофотокатализатором, уменьшается. При достаточном освещении поверхность достигает супер-гидрофильности, т.е. вода растекается по поверхности. После дождя, покрытые таким средством поверхности остаются чистыми, т.к. вода стекает полностью, унося с собой частички пыли и грязи.

2. Функция разложения органических загрязнений. Когда покрытие подвергается воздействию солнечных лучей, оно может разлагать почти все органических вещества, скопившиеся на нем. Остатки неорганических загрязнений смываются дождем или другими механическими способами.

Нанотехнологии

3. Покрытие обладает антибактериальным эффектом, не давая образовываться плесени и мху на поверхности и очищая окружающее пространство благодаря распространению веществ воздушными потоками.

4. Одним из важных свойств покрытия является защита обработанной поверхности от ультрафиолетовых лучей, а как следствие – защита от выгорания красок.

5. Антистатические свойства покрытия защищают поверхность от налипания электризованных частиц пыли.

НанотехнологииНа снимке: гранитная стена, которая в течение многих лет становилась грязной под воздействием окружающей среды. Площадь, выделенная желтой лентой будет подвергаться эксперименту с обработкой покрытием SolarStucco.
(Фото № 1 от 14 декабря 2005).

 

 

 НанотехнологииПеред нанесением фотокатализатора поверхность обязательно нужно очистить от грязи. В левой части очищенной области было применено покрытие SolarStucco Top Coa.
(Фото № 2 от 14 декабря 2005).

 

 

 НанотехнологииСнимок, сделанный через три месяца, свидетельствует, что покрытие защищает стену от загрязнений, в то время как необработанная поверхность опять начала пачкаться.
(Фото № 3 от 15 марта 2006 года).

 

 

Подобные покрытия способны придать не только эстетически чистый вид строениям, но и защитить окружающую среду от образования вредных органических загрязнений, помогает нейтрализовать вредное воздействие выхлопных газов от автомобилей. Поэтому специалисты рекомендуют использовать их для обработки шоссе и тротуаров. Использование такого покрытия способно значительно сократить расходы на очистку и обслуживание построек.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Написать комментарий

Комментарии

Комментариев нет.

Похожие статьи

  • Гипсокартон
    Гипсокартон

    Одним из самых популярных в наши дни отделочных материалов является гипсокартон. Это материал, представляющий собой листы ...

  • Аэробетон
    Аэробетон

    В Твери запатентован новый строительный материал – аэробетон. Неспециалисты уже называют его чудо-материалом, а проф...

  • Прозрачный бетон
    Прозрачный бетон

    Серьезным прорывом в деле создания новых строительных материалов стало создание бетона, способного пропускать свет. Такой ...

RSS