Η νανοτεχνολογία είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει τη δημιουργία και χρήση λειτουργικών δομών μεγέθους μεταξύ 1 και 100 νανομέτρων.

Προέρχεται από την ελληνική λέξη – έννοια νάνος. Ένα νανόμετρο είναι ένα δισεκατομμυριοστό (10 -9) του μέτρου και ισούται με το μήκος δέκα ατόμων υδρογόνου, ή περίπου ενός εκατοντάκις χιλιοστού του πλάτους μιας τρίχας! Η νανοτεχνολογία μπορεί να οριστεί ως «μηχανική σε πολύ μικρή κλίμακα», οι δε εφαρμογές της βρίσκονται σε όλες τις πτυχές της ζωής μας, στην ιατρική, τη βιομηχανία, τις επικοινωνίες, τις μεταφορές, και στην αρχιτεκτονική. Η χρήση της νανοτεχνολογίας στον τομέα της αρχιτεκτονικής είναι ευρεία και ξεκινάει από τα πρώτα στάδια του σχεδιασμού έως και τα τελικά φινιρίσματα, ειδικά στην επιλογή του σωστού υλικού, το οποίο όχι μόνο αντανακλά το σχεδιασμό, αλλά έχει επίσης μεγάλη επίδραση στη μεθοδολογία της αρχιτεκτονικής σκέψης.

Η νανο-αρχιτεκτονική είναι η ενσωμάτωση της νανοτεχνολογίας στον τομέα της αρχιτεκτονικής, σε επίπεδο υλικών, εξοπλισμού, αλλά και μορφών και θεωρίας σχεδιασμού.

Νανο-υλικά

Σήμερα υπάρχουν δύο κατηγορίες δομικών υλικών, σύμφωνα με τις οποίες γίνεται ο αρχιτεκτονικός σχεδιασμός και στη συνέχεια η κατασκευή: τα αυθεντικά φυσικά υλικά και τα συνθετικά υλικά, οι απομιμήσεις των φυσικών.

Στις κατασκευές του αύριο θα προστεθεί μια νέα κατηγορία υλικών, που θα είναι αποτέλεσμα των εφαρμογών της νανοτεχνολογίας.

Οι νανοσωλήνες

Οι νανοσωλήνες άνθρακα, φύλλα γραφίτη πάχους μόλις ενός ατόμου διαμορφωμένα σε κυλινδρική μορφή με εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες, μπορούν να φέρουν επανάσταση στον τρόπο δόμησης. Είναι 100 φορές ισχυρότεροι από το ατσάλι και 10 φορές ελαφρύτεροι, είναι διαφανείς, ηλεκτρικά αγώγιμοι και χρησιμοποιούνται σε αναρίθμητες εφαρμογές σε πολλούς τομείς.

Οι μηχανικές ιδιότητες τους προσφέρουν τεράστιες δυνατότητες, για παράδειγμα, στην παραγωγή νέων ισχυρότερων και ελαφρύτερων υλικών. Άλλες εφαρμογές περιλαμβάνουν την ενίσχυση του σκυροδέματος, καταλύτες, επιχρίσματα, την παραγωγή θερμότητας κ.α.

Τα Νανοσύνθετα

Συνδυάζουν τα νέα νανοϋλικα με πιο παραδοσιακά υλικά, όπως ο χάλυβας, το σκυρόδεμα, το γυαλί, τα πλαστικά και είναι πολλές φορές ισχυρότερα από ό, τι τα συνήθη υλικά.

Στο άμεσο μέλλον, η ενίσχυση του χάλυβα, του σκυροδέματος, του γυαλιού, των πλαστικών με νανοσύνθετα θα βελτιώσει δραστικά την απόδοση, την ανθεκτικότητα, και την αναλογία αντοχής προς βάρος των υλικών αυτών.

Εφαρμογές

Μέθοδοι αυτοκαθαρισμού των επιφανειών

Το φαινόμενο του λωτού

Φαινόμενο του λωτού καλείται η ιδιότητα των φύλλων του να αυτοκαθαρίζονται και οφείλεται στον υδρόφοβο χαρακτήρα και στη δομή της επιφάνειας των φύλλων, που αποτελούνται από μικρο-δομές, τα κύτταρα της επιδερμίδας, και νανο-δομές, τους κρύσταλλους των κηρών που βρίσκονται πάνω στα κύτταρα της επιδερμίδας του φύλλου.

Οι ιδιότητες αυτές κάνουν τις σταγόνες του νερού να μην απλώνονται στην επιφάνεια, αλλά να σχηματίζουν σφαίρες για να έχουν όσο το δυνατόν λιγότερα σημεία επαφής με την υδρόφοβη αυτή επιφάνεια.

Οποιοσδήποτε ρύπος πέσει στα φύλλα δεν προσκολλάται με αποτέλεσμα όταν μια σταγόνα νερού κυλήσει πάνω στην επιφάνεια οι ρύποι κολλάνε πάνω της και απομακρύνονται.

Φωτοκατάλυση

Στη συγκεκριμένη μέθοδο το υπεριώδες φως είναι αρκετό για να ενεργοποιηθεί η φωτοκαταλυτική αντίδραση. Κάθε οργανικός ή ανόργανος ρύπος στην επιφάνεια ενός υλικού αποσυντίθεται με τη βοήθεια ενός καταλύτη – συνήθως διοξειδίου του τιτανίου. Ο ρύπος μετατρέπεται σε νερό και αβλαβή άλατα που ξεπλένονται από την βροχή, καθώς με τη μέθοδο του φωτοκαταλυτικού αυτοκαθαρισμού επιτυγχάνεται συγχρόνως και η αδιαβροχοποίηση της επιφάνειας.

Μειώνεται σημαντικά η έκταση πρόσφυσης των ρύπων στις επιφάνειες με αποτέλεσμα να μειώνονται οι κύκλοι καθαρισμού (λιγότερες δαπάνες προσωπικού, λιγότερα απορρυπαντικά, λιγότερη περιβαλλοντική ρύπανση, λιγότερη φθορά των υλικών).

Επιφάνειες εύκολα καθαριζόμενες (easy-to-clean ETC)

Οι ETC επιφάνειες είναι λείες, υδατοαπωθητικές με το νερό να σχηματίζει σταγονίδια επάνω τους και να απομακρύνεται.

Είναι λιγότερο επιρρεπείς σε συσσώρευση ρύπων με αποτέλεσμα τον εύκολο και οικονομικό καθαρισμό τους.

Εφαρμογές θερμομόνωσης

Vacuum insulation panels (VIP): θερμομονωτικές πλάκες κενού

Παρέχουν τη μέγιστη θερμομόνωση με το ελάχιστο πάχος. Σε σύγκριση με τα συμβατικά θερμομονωτικά υλικά προσφέρουν πολύ υψηλότερη θερμομόνωση στο ίδιο πάχος ή την ίδια σε πολύ μικρότερο πάχος.

Aerogel

Το ελαφρύτερο στερεό υλικό με υψηλή θερμομονωτική και ηχομονωτική ικανότητα, ημιδιαφανές σε μορφή αφρού. Οι νανοδιαστάσεις των πόρων του υλικού, στους οποίους υπάρχει εγκλωβισμένος ακίνητος αέρας προσδίδουν την εξαιρετική αυτή θερμομονωτική ικανότητα. Η ημιδιαφάνεια επιτρέπει τη διάδοση και ομοιόμορφη κατανομή του φωτός, γι΄αυτό χρησιμοποιείται σε προσόψεις κτιρίων.

Εφαρμογές πυροπροστασίας

Aerosil

Υλικό από πυρογενές πυριτικό οξύ, χρησιμοποιείται στη βιομηχανία χρωμάτων και για την πλήρωση διπλών υαλοπινάκων.

Σε περίπτωση πυρκαγιάς, το υλικό δημιουργεί ένα προστατευτικό σώμα που αποτρέπεται τη μετάδοση της με αποτέλεσμα την ασφαλή διαφυγή χρηστών και την κυκλοφορία των πυροσβεστών για κατάσβεση.

Κατά των δακτυλικών αποτυπωμάτων

Οι νανοεπιστρώσεις δίνουν τη δυνατότητα στο χάλυβα και το γυαλί, υλικά με ευρεία εφαρμογή στην αρχιτεκτονική, να διατηρούν την καθαρότητα και την καλαισθησία τους, καθώς κάνουν τα αποτυπώματα πάνω τους αόρατα.

Αντι -γκράφιτι

Με λεπτές νανοεπιστρώσεις επιτυγχάνεται η προστασία των μνημείων και ιστορικών κτιρίων από τα γκράφιτι, χωρίς να κλείνουν οι πόροι των επιφανειών τους. Αποκτούν υδροφοβικές ιδιότητες και έτσι μπορούν να απομακρύνονται τα γκράφιτι ευκολότερα.

Ακόμη και τα σύγχρονα κτίρια με προσόψεις από μπετόν μπορούν να διατηρούν την καθαρότητα των μορφών τους με νανοεπιστρώσεις αντι-κράφιτι.

Καθαρισμός αέρα

Με τη νανοτεχνολογία είναι δυνατή η χημική αποσύνθεση των οσμών στα αβλαβή συστατικά τους. Με τη μέθοδο αυτή αντιμετωπίζεται και το σύνδρομο του άρρωστου κτιρίου. Στους εσωτερικούς χώρους η τεχνολογία καθαρισμού αέρα χρησιμοποιείται στα υφάσματα και τα χρώματα.

Στους εξωτερικούς χώρους το φωτοκαταλυτικό αυτοκαθαριζόμενο σκυρόδεμα μπορεί να καταπολεμήσει ρύπους που συγκεντρώνονται στις προσόψεις των κτιρίων και ταυτόχρονα επιβαρύνουν την ατμόσφαιρα.

Πηγή φωτό