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纳米材料的未来

发布时间:2019-07-03 10:10:40

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近来,建筑行业在纳米技术领域取得了诸多进展。纳米颗粒、碳纳米管和纳米纤维的应用,将有望开发出更加坚固、更加耐用的结构材料,以及全新的功能材料和系统。
 
一是在水泥基中添加纳米二氧化硅,可有效减少因钙浸入水中而引起的水泥水化反应,进而阻断水的扩散,并提高混凝土的耐久性。
 
二是在混凝土中添加少量的碳纳米管对混凝土的加固和监测均有好处,因其不仅可以提高水泥砂浆的抗压强度,还能改变其电学性能。而向混凝土中添加二氧化钛,则可以分解污垢,使得附着在混凝土上的污垢能被水冲走。
 
三是在钢面上加入铜纳米颗粒可减少钢表面非均匀的应力,进而减少其局部疲劳。而采用钒钼纳米结构,则不仅能提高钢的强度,降低氢脆的影响,还能改善钢的微观结构。
 
四是纳米多孔二氧化硅气凝胶材料可作为真空隔热板的基材,其对湿度非常敏感,且比传统等效保温材料轻薄很多。该材料还可用作透明隔热材料,从而使超级隔热窗的开发成为可能。
 
五是二氧化钛纳米颗粒可用作防火玻璃涂层。该材料具有杀菌、防污等性能,随着纳米颗粒进入光催化过程,有机污染物、挥发性化合物和细菌膜将被分解。
 
六是纳米材料可作为金属管道的抗蚀涂料,因其具有疏水性,可保护管道免受盐水侵蚀。
 
七是胶结材料和碳纳米管的混合物有望为钢结构提供更加坚韧耐用的耐高温涂层。此外,聚丙烯纳米纤维也可用于防火,并且比传统的隔热材料更加便宜。
 
未来,纳米和纳米复合材料将广泛用于建筑及相关基础设施行业中。据悉,到2025年,随着纳米材料的普及,预计50%以上的建筑材料将使用这种更加轻便、更加坚韧、更加节能的材料。
 
在众多的高温隔热材料中,温度超过1000℃时,陶瓷纤维的隔热性能最好,有晶体纤维含锆纤维、高铝纤维等;温度小于1000℃时,纳米微孔隔热材料的隔热性能最好,导热系数低至0.026W/mk(600℃热面)。
 

 
纳米隔热板的主要原料有纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝、氧化锆、结合剂等。
 
纳米级无机耐火粉料中纳米粒子的小尺寸效应(粒径尺寸小于20m),延长了热量的传导路径,使得热量传导困难。

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