مقاله جایگاه فن آوری نانو در مهندسی عمران

اختصاصی از یارا فایل مقاله جایگاه فن آوری نانو در مهندسی عمران دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:36

فهرست مطالب:
عنوان    صفحه


چکیده
1. مقدمه
2. جایگاه فن‌آوری نانو در مهندسی عمران
3. کاربردهای فناوری نانودر صنعت بتن
4. کاربرد فناوری نانو در صنعت آسفالت
5. تلاقی فناوری نانو و صنعت فولاد؛
برخی محصولات فولادی تولید شده با کمک فناوری نانو
5-1- افزایش مقاومت خزشی و خواص دما بالا با استفاده از فناوری نانو
5-2- افزایش استحکام فولاد با استفاده از فناوری نانو
5-3- افزایش مقاومت به خوردگی فولاد با استفاده از فناوری نانو
5-4- دیگر خواص ایجاد شده در فولاد با استفاده از فناوری نانو
6. کاربرد مواد نانو ساختار در صنعت ساختمانسازی
1- مواد نانو کمپوزیت
2- نانو سیلیس آمورف
3- نانو لولهها (NANOTUBES)    12
7. تاثیرات فناوری نانو بر زلزله و مقاوم‌سازی ساختمان‌ها  
ساختمان‌های سبک و مقاوم با کاربرد نانولوله‌ها 
سازه‌های خودتعمیر با بکارگیری پلیمرهای نانوساختاری  
8. نتیجه‌گیری 
منابع و مراجع   

چکیده
فناوری نانو، واژه‌ای است کلی که به تمام فناوی‌های پیشرفته در عرصة کار با مقیاس نانو اطلاق می‌شود. فناوری بی‌بدیل، فناوری آینده‌ساز، فناوری هزارة سوم و فناوری مولکول به مولکول تنها بخشی از القابی است که به فناوری نانو داده شده است که هر یک برای فهم اهمیت آن کافی است. فناوری با دامنة گسترده در حوزه‌های مختلف صنعت که نمی‌توان ادعا کرد در کدام حوزه کاربرد ندارد.
فناوری نانو عبارتست از خلق مواد، قطعات و سیستم‌های مفید با کنترل آنها در مقیاس طولی نانومتر و بهره‌برداری از خصوصیات و پدیده‌های جدید حاصله در آن مقیاس. نانومتر یک میلیاردیم یک متر (m9-10) می‌باشد. این اندازه‌ها تقریباً چهار برابر قطر یک اتم منفرد می‌باشد. یک مکعب با طول وجه 5/2 نانومتری در حدود 1000 اتم را در خود جای می‌دهد، کوچکترین مدارات مجتمع کلونی 250 نانومتر می‌باشد که شامل یک میلیون اتم در یک لایه مربعی با ارتفاع اتمی می‌باشد. فناوری نانو اجازه خواهد داد که اجزا و مجموعه‌هایی را داخل سلول‌ها جای داده و مواد جدیدی با استفاده از روش‌های خودترکیبی طبیعت ساخته شود. در خودترکیبی اطلاعات مورد نیاز برای ترکیب اجزای مواد روی سطوح خود مواد قرار خواهد داشت. این ترکیب قدرتمند مهم مواد و علم زیست‌شناسی باعث به‌وجود آمدن فرآیندها و صنایع جدیدی خواهد شد. ساختارهای نانومقیاس نظیر ذره‌ها و نانولایه‌ها دارای نسبت‌های سطح به حجم خیلی بالائی هستند. نانوساختارها خیلی کوچک هستند، می‌توانند در ساخت سیستم‌هایی به کار برده شوند که تراکم اجزاء خیلی بیشتری نسبت به انواع مقیاس میکرون دارند. با توجه به رشد سریع تحقیقات علمی و عملی فناوری نانو در کلیة علوم و صنایع، توجه بسیار کمی به کاربردهای این پدیده در مهندسی عمران و صنعت ساخت‌و ساز شده است. در این مقاله سعی شده است تحقیقاتی پیرامون فناوری نانو و همچنین استفاده کاربردی این علم در صنعت ساختمان در حوزة بتن، آسفالت، فولاد، مصالح جدیدی ساختمانی، زلزله و مقاوم‌سازی ساختمان‌ها مورد ارزیابی قرار دهیم.
واژگان کلیدی: نانو- عمران- بتن- آسفالت- فولاد- زلزله- مصالح

1. مقدمه
تاریخ نانومواد بعد از انفجار بزرگ شروع شد؛ یعنی زمانی که مواد نانوساختار در شهابسنگها ساخته شدند. بعدها طبیعت مواد نانوساختار زیادی را مانند صدفها، اسکلت جانداران و بسیاری از گیاهان ساخت. اما داستان علمی نانومواد بسیار بعد شروع شد. یکی از اولین گزارشهای علمی درباره ذرات طلای کلوئیدی بود که توسط میکائیل فارادی (Michael Faraday) در سال 1857 منتشر شدند. کاتالیزورهای نانوساختار حدود 70 سال پیش بررسی شدند. در دهه 1940 نانوذرات فومی و رسوبی سیلیکا تولید و در کشورهای آمریکا و آلمان به عنوان جایگزینی برای کربن سیاه به عنوان تقویت لاستیک فروخته شدند.
اما احتمالا مهمترین روز تاریخی فناوری نانو به سالهای 1959 برمیگردد که به وسیله برنده جایزه نوبل، ریچارد فاینمن، در یک سخنرانی مشهور به نام «آن پایین فضاهای بسیاری است» مطرح شد. فاینمن ایده خودش را از بیولوژی گرفت که چرا سیستمهای بیولوژیکی میتوانند فوقالعاده کوچک باشند. او گفت: «بیشتر سلولها کوچک اما فعال هستند، آنها اجزا را میسازند، حرکت میکنند، تکان میخورند و همچنین اطلاعات را ذخیره مینمایند. تمام این کارها، در مقیاس کوچک انجام میگیرد. طبق این مورد ما میتوانیم چیزها را بسیار کوچک بسازیم که هر چه ما میخواهیم انجام دهند.» فاینمن در مورد فناوری نانو صحبت کرد قبل از آنکه کلمه آن ابداع شود. تا اینکه در سال 1974 واژه فناوری نانو توسط یک دانشمند ژاپنی به نام «تانیگوچی» به کار رفت. خلاصهای از تاریخچه فناوری نانو به شرح زیر است:
سخنرانی ریچارد فاینمن در سال 1959: «آن پایین فضای بسیاری است»
به کار رفتن واژه فناوری نانو توسط تانیگوچی در سال 1974
اختراع دستگاه STM در سال 1981
کشف مولکول C60 در سال 1958
اختراع دستگاه AFM در سال 1986
کشف نانو لولههای کربنی در سال 1991
شروع برنامه ملی نانوتکنولوژی آمریکا در سال 2000

بسیاری از فناوریهای کنونی به فرآیندهای نانومقیاسی وابستهاند. عکاسی و کاتالیزور دو مثال از فناوریهای قدیمی میباشند که به طور تجربی و با وجود توانایی محدود مخترعشان برای اندازهگیری و کنترل مواد در نانومقیاس توسعه یافتهاند. بسیاری از فناوریهای موجود مبتنی بر مقیاس نانومتری به طور تصادفی کشف شدهاند و برای بسیاری، نقش ایفا شده توسط مقیاس نانومتر تا چندی پیش درک نشده بود.
بیش از یک قرن است که شیمیدانها توانایی کنترل و سازماندهی تعداد بسیار کمی از اتمهای درون مولکولها را داشتهاند، تا مولکولی با رفتار مشخص با مقیاس طولی کمتر از 5/1 نانومتر بسازند. این عمل به دگرگونیهای عمیقی در طراحی داروها، پلاستیکها و حوزههای دیگر منجر شده است. فناوری نانو رفته رفته امکان آن را فراهم میآورد، که شکاف میان مقیاس اتمی/ مولکولی و میکروفناوری پر شده و بتوان ماده را در هر مقیاس طولی مهمی کنترل نمود و قدرت عظیمی را در طراحی مواد فراهم آورد. مهم است به یاد داشت که آشناترین ساختارهای پیچیده مواد یعنی همان ارگانیزمهای زنده به الگوهای خاصی از مواد در مقیاس مولکولی، نانومتری، میکرونی، میلیمتری و متری به طور همزمان نیاز دارند.