ナノテクノロジーは建設業界の様相を変えていますか?

2012-03-06
ナノテクノロジーは、信じられないほど小さな規模で材料と機械を扱います。ナノテクノロジーの詳細については、このビデオをご覧ください。

「ナノテクノロジー」という言葉を聞くと、何が思い浮かびますか?虫のように見える小さなロボット?グレイグーで世界がオーバーラン?感染をスキャンするために血流を泳いでいる微視的な創造物の未来的なビジョン?私たちのほとんどはナノテクノロジーの小さな科学について聞いたことがありますが、これらすべての小さなものが何であるかは必ずしも明確ではありません。

ナノテクノロジーについて最初に紛らわしいのは、それが特定の科学の学校ではないということです。与えられた規模で実行される場合、それは科学のいずれかを指します。実際には、接頭辞「ナノ」は、通常の物理法則が崩壊し、量子効果(またはナノ効果)が引き継ぐ材料のサイズを指します。重力はそれほど重要ではなく、電磁エネルギーの働きは異なります。

それがおかしなことに聞こえる場合は、次のように考えてください。ナノメートルは10億分の1メートルであり、100ナノメートル未満のサイズを扱う場合、重力と電磁気の影響は比較的重要ではなくなります。その規模では、私たちが知っている世界との違いは非常に劇的であり、ほとんど想像を絶するものです。

ナノテクノロジーは現在、建設資材に適用されています。これは比較的新しい科学ですが、ガラス、鉄鋼、コンクリート、コーティング、さらには木材など、あなたが精通している建築材料の製造にすでに影響を与えている科学です。ナノテク粒子をこれらの材料と混合すると、一連の有益な効果が得られます。

耐火性のあるコンクリートやガラスを作ることから、はるかに低い密度で木やに強度を与えること、さらにはガラスやセメントをセルフクリーニングにすることまで、ナノテクノロジーは私たちがより安全で、よりクリーンで、より効率的な世界を構築するのに役立ちます。

コンテンツ
  1. ナノテクの建材
  2. さらにスマートなナノ粒子
  3. ナノテクと建設の未来
  4. 著者のメモ

ナノテクの建材

ナノテクノロジーが機能している具体的な例(しゃれを許す)については、二酸化チタン(TiO2)を取り上げます。これは、さまざまな目的でコンクリートやガラスのコーティングに長い間使用されてきた白色顔料であり、ナノテクノロジーとしての使用に適しています。TiO2は紫外線を吸収し、コンクリートを清潔で白く保ちます。TiO2はまた、汚染を構成する粒子を含む空気中の粒子状物質を囲い込み、分解します。したがって、それを舗装道路に混合することは、道路自体が環境をきれいにするのに役立つことを意味します。TiO2は、バクテリアを消費することによって物事を無菌状態に保つのを助けるために、さまざまな住宅建設製品にも使用されています。紫外線を吸収してガラスをに引き寄せるナノ効果により、曇り止めやセルフクリーニングガラスの作成にも使用できます。:水分がたまり、シート状になり、滑り落ちて汚れを取り除き、丈夫で清潔な表面を残します。

他の種類のナノ粒子(他の材料と混合する、または単独で使用する粒子であり、少なくとも1つの次元で200ナノメートルよりも小さいことによって定義される)には、カーボンナノチューブが含まれます。信じられないほど強い材料を形成するためのカーボンのユニークな結晶化特性。1952年にロシアで最初に発見され、1990年代まで無視されたカーボンナノチューブは、鋼の6分の1の密度ですが、8倍から100倍の強度があります[出典:Kurzweil]。

さらにスマートなナノ粒子

ナノテクノロジー研究者の希望の1つは、将来の道路を自己修復できるようにするための建設資材を開発することです。これ以上の甌穴はありません!

量子ドットと呼ばれるナノ粒子の別のサブセットは、ナノテクの小さな量子力と電気を伝導する能力を組み合わせたものです。これらの小さな男たちの無数の潜在的なアプリケーションはほとんど想像を絶するものですが、初期のアプリケーションには、弱体化または破損した場所を実際に報告できる一種の道路コンクリートである「スマートアグリゲート」が含まれます。これらの小さな男が埋め込まれた構造物(道路など)の低レベルの電界を分析することで、その状態を読み取ることができます。昔ながらの電卓の画面と違いはありません。ナノ粒子は、その化学的および熱力学的特性に基づいて自然に互いに整列するため、科学者はそれらの特性を操作して、実際にそれ自体を修復できるスマート骨材で作られた道路または建物を作成できます。

または、ナノシリカ、人工ケイ酸塩(SiO2、古典的な建築材料)があり、コンクリートに混合すると、粒子間の量子引力を使用して、コンクリートの密度を上げることなく強度を3〜6倍に高めます。それは量子エネルギーの網のようなもので、すべてを結びつけたままにします。SiO2は、耐火性が必要なガラスやコンクリートの有用な成分またはコーティングでもあります。加熱すると、粒子が再配列して、はるかに剛性の高い難燃性の構造になります。

ナノテクと建設の未来

多くのナノテク粒子は、自己組織化のように自然に整列し、これらの粒子は、強化している材料と同じ基本成分で構成されているため、これらの一見未来的な添加剤は、多くの工業製品の作成による人件費と環境コスト。たとえば、コンクリート生産の環境への影響の大部分は、さまざまな仕事のために正確に測定された小さなサイズに大きな岩を打ち込むことを含みます。しかし、密度を追加せずに強度を高める小さな粒子から始める場合は、費やしたエネルギーと時間を大幅に削減します。つまり、コンクリート工場はよりスマートでクリーンな作業を行うことができます。

そして、これらの材料の多くは、世界に出た後はより耐久性があり、汚染による被害を元に戻すのに役立つものもあるため、販売されて建設プロジェクトで使用された後でも、持続可能性に貢献します。これらの材料の多くの量子効果は研究され、十分に文書化されており、1990年代から安全に使用および改善されているため、科学者はナノテクノロジーで操作された材料の最良の使用法と混合物をより完全に較正することができます。はるかに環境的にインテリジェントな構築プロセス。

しかし、建設業界は、結局のところ、最も古い職業の1つであり、入手可能な最も時代を超越した材料である石と木を使用して、定期的に成功を収めています。世界的に、建設業界のほとんどがナノテクノロジーの研究開発に関与していません。結局のところ、建設は至る所で必要であり、彼らは人類の文明が始まって以来、彼らが持っているもので素晴らしい仕事をしてきました。

他のグリーン開発や業界を変える開発と同様に、ナノテクの使用はゆっくりですが着実な競争です。しかし、変化は時間の経過とともに加速する傾向があり、より安価で環境に配慮したグローバルな構築戦略の推進により、最終的には建設におけるナノテクノロジーの統合が今後10年以内に大幅に拡大する可能性があります。

それまでの間、次回の住宅改修センターへの訪問時に、すでに使い慣れていると思われる製品でこれらのアプリケーションの一部が使用されているのを目にしたとしても、驚かないでください。THE FUTUREと記された明るいラベルのボックスには、未来はありません。それは、テストマーケティングされ、設計され、名前が変更され、私たちがすでに知っている世界のように見えるようにされた後に表示されますが、それでもそれほどエキサイティングなものにはなりません。

著者のメモ

グリーンビルディングと近代建築に長年関心を持っている私は、ナノテクノロジーのこれらの特定のアプリケーションについてさらに学ぶ機会に興奮しました。生物医学から輸送まで、ナノテクが私たちに提供するものはたくさんあるので、いずれかの分野での開発は科学全体に貢献するのに役立ちます。つまり、それは私たち全員の利益につながるということです。

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その他のすばらしいリンク

  • ナノテクノロジーと建設
  • ナノテクノロジーについていつも知りたいことすべて

ソース

  • チャン、ケネス。「ナノワイヤは超高速コンピュータチップにつながる可能性があります。」New York Times、2001年11月。(2012年2月23日)http://query.nytimes.com/gst/fullpage.html?res = 9D06E4DF1638F93AA35752C1A9679C8B63
  • 「太陽電池とガラスで作られたエネルギー生産道路は、炭素排出と気候変動の解決策になるかもしれません。」Azonano.com。2012.(2012年2月23日)http://www.azonano.com/Details.asp?ArticleID=1969
  • Hassan、PI Marwa、Louay N. Mohammad、他 「高持続性光触媒ウォームアスファルト混合物の調製における画期的なコンセプト」ジョージア州アトランタで開催された2011年NSFエンジニアリング研究およびイノベーション会議の議事録。2010年11月。(2012年3月6日)http://www.pureti.com/pdfs/PURETI+on+Asphalt+-+NSF11-Paper+f+Nov+2010+LSU.pdf
  • レイ・カーツワイル。「分子集合に関するドレクスラー・スモーリー論争」。カーツワイルAI、2003年12月。(2012年2月23日)http://www.kurzweilai.net/articles/art0604.html
  • マン、サリンダー。「ナノテクノロジーと建設」。ナノフォーラムレポート。2006年11月。(2012年2月23日)http://www.nanoforum.org/dateien/temp/Nanotech%20and%20Construction%20Nanoforum%20report.pdf?06032012231658
  • 「量子ドットの紹介」。エビデントテクノロジー。2012.(2012年2月23日)http://www.evidenttech.com/qdot-definition/quantum-dot-introduction.php

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