CNNN là một công nghệ mới nhất, mới nổi lên từ thập kỷ 1980, nghiên cứu đặc tính và quy luật vận động của điện tử, nguyên tử, phân tử, cho phép xử lý vật chất, vật liệu với kích thước dưới 100 nanomét. Thế nhưng ảnh hưởng của danh từ khoa học công nghệ mới mẻ này đối với các ngành các nghề trên thế giới thì không còn nghi ngờ gì nữa. Năm 1999 CNNN từng bước đi vào thị trường với doanh số sản phẩm nano cả năm đạt 50 tỷ đô la. Thời đại của nano đang tiến đến.
Vật liệu nano (VLNN) là cơ sở của CNNN. Do bốn hiệu ứng về kích thước nhỏ, đường hầm lượng tử, bề mặt và mặt tiếp xúc nên VLNN có nhiều đặc tính về điện, từ, quang, nhiệt, cơ học, xúc tác và sinh học v.v…. rất mới mẻ kỳ lạ. Vì vậy CNNN được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: điện tử, máy móc, sinh học, xây dựng,… CNNN đã trở thành công nghệ cơ bản của thế kỷ 21. Có thể nói nó là một cuộc cách mạng kỹ thuật mới.
VLNN được phức hợp bằng hạt nano và một số vật liệu truyền thống đã trở nên quen thuộc, được sản xuất trên quy mô công nghiệp và thương phẩm hoá rộng rãi.
Có thể nêu ra một số ứng dụng của CNNN và VLNN trong lĩnh vực xây dựng như sau:
1. Ứng dụng VLNN trong lĩnh vực tường màn xây dựng:
– Kính cho thêm hạt nano của vật liệu nào đó sẽ có tính dẻo tốt và cường độ được nâng cao, khả năng xuyên sáng không bị ảnh hưởng, cản được tia tử ngoại, bức xạ sóng ngắn. Kính nano có thể thay thế kính truyền thống hoặc kính mạ tráng.
– Bột nano của một số vật liệu có thể dùng làm lớp sơn có khả năng tự làm sạch, không dính nước và dầu, chống bụi bẩn, chịu ma sát, chống gỉ, chống lão hoá. Nó có thể thay thế cho sơn tường màn hiện nay như florua cacbon tĩnh điện, mỡ polyamin, điện di,….
– Gốm sứ kết cấu nano có cường độ và tính dẻo cao gấp nhiều lần gốm sứ truyền thống, ngoài ra có tính năng chịu nhiệt, chịu ma sát, chống ăn mòn trong khi tỷ trọng chỉ bằng 2/5 sắt thép. Nó đã và đang được ứng dụng trong các ngành công nghiệp ở nhiều nước. Gốm sứ kết cấu nano và kính vi tinh thể nano sẽ thay thế đá tự nhiên trong lĩnh vực tường màn xây dựng.
– Nhôm cho thêm hạt nano của vật liệu nào đó sẽ có cường độ và tính dẻo tăng gấp hai lần. Đây là công nghệ quan trọng được các doanh nghiệp sản xuất tấm nhôm và vật liệu nhôm tường màn xây dựng áp dụng để nâng cao tính năng sản phẩm.
– Chất dẻo phức hợp nano có cường độ và tính dẻo tương đương thép, trong khi nó dễ gia công hơn thép, lại có khả năng chống tĩnh điện, cản tia tử ngoại, khó bị lão hoá, v.v… Hiện nay chất dẻo phức hợp nano đã và đang được ứng dụng rộng rãi tại Trung Quốc và nhiều nước khác. Cửa và tường màn xây dựng bằng chất dẻo phức hợp nano rất có thể sẽ thay thế cửa chất dẻo và cửa nhôm truyền thống.
– Vật liệu cách nhiệt nano, keo kết cấu silicon nano, keo dán nano v.v… nâng cao các tính năng của tường màn xây dựng.
Vật liệu phức hợp nano và CNNN sẽ ảnh hưởng sâu sắc tới vật liệu hình nhôm, tấm nhôm, kính, vật liệu hình chất dẻo, đá tự nhiên, gốm sứ, keo dán, keo kết cấu, v.v… trong ứng dụng vào tường màn xây dựng.
2. Ứng dụng công nghệ nano vào khuôn đúc vật liệu xây dựng:
Trong kỹ thuật chế tạo khuôn đúc hiện nay, kỹ thuật cắt bằng tia lửa điện cho hiệu quả cao tuy vậy không được ứng dụng rộng rãi do không phù hợp với khuôn đúc bằng thép thông thường, khuôn đúc gốm sứ, khuôn rót nhựa,… Vì vậy, cần phải phát triển ngành sản xuất khuôn đúc. Nếu dùng VLNN làm khuôn đúc thì có thể giải quyết được những khó khăn kỹ thuật khó khắc phục khi chế tạo trước đây như nứt chân chim, biến dạng v.v… khuôn không bị rạn nứt trong quá trình thi công. Khuôn đúc bằng VLNN sẽ có độ dẻo nhỏ, độ cứng, độ sáng bóng bề mặt cao, tuổi thọ và độ chính xác của khuôn đúc tăng.
Áp dụng CNNN có thể dùng khuôn đúc để sản xuất các linh kiện tinh xảo với độ chính xác cao, thể tích nhỏ, bề mặt linh kiện nhẵn bóng, không đòi hỏi gia công tinh.
3. Ứng dụng CNNN trong sản xuất sơn xây dựng kiểu mới:
Những nhược điểm của sơn xây dựng truyền thống như: Tính chống ô nhiễm bên ngoài kém; không bền màu; kém chịu tác động của khí hậu; bay hơi nhiều chất hữu cơ làm ô nhiễm không khí sẽ được khắc phục nhờ ứng dụng CNNN.
VLNN nâng cao tính chịu tác động khí hậu của sơn. Những nghiên cứu thử nhiệm cho thấy ôxit titan có thể cản tia tử ngoại trong ánh sáng mặt trời, do vậy đưa VLNN đã qua xử lý vào sơn có thể nâng cao độ cứng của màng sơn, sự bền chắc, tính ổn định… của sơn, từ đó nâng cao tính chịu tác động khí hậu.
VLNN giúp cho sơn bền màu hơn. Các màu sắc của sơn không thể tách rời yếu tố tạo màu là vữa màu. Vữa màu hữu cơ có màu sắc phong phú, ứng dụng rộng rãi. Việc cho thêm VLNN ổn định ánh sáng vào vữa màu hữu cơ sẽ giúp vữa màu không bị thay đổi màu sắc, giữ cho màu luôn tươi sáng, phát huy đầy đủ tính gợi cảm của sơn.
VLNN nâng cao khả năng chống bẩn và chống thấm của sơn. Cho thêm VLNN vào sơn xây dựng truyền thống thì tính năng này sẽ tăng gấp nhiều lần. Nước sẽ đọng thành giọt nhỏ rồi nhanh chóng chảy tuột đi trên bề mặt sơn, như vậy tạp chất trong nước không bám lại trên bề mặt, giảm bớt ô nhiễm của nước đối với sơn.
VLNN giúp sơn bền chắc khi bị chà xát tẩy rửa. VLNN giúp tăng độ cứng màng sơn, kéo dài cường độ, tính năng chống thấm và chống dây bẩn của sơn nên số lần chịu tẩy rửa rất cao, có thể dùng nước cọ rửa vết bẩn trên bề mặt sơn.
VLNN tạo cho sơn công năng chống khuẩn. VLNN đã qua xử lý bề mặt kết hợp với nhựa axeton nguyên chất tạo nên loại sơn nano có khả năng diệt trực khuẩn đại tràng, cầu khuẩn, hiệu quả kháng khuẩn trong 24 giờ đạt tới 99,9%. Sơn làm sạch không khí trong phòng, thời gian kháng khuẩn của nó kéo dài đến 5 năm.
Ứng dụng VLNN là một trong những biện pháp nâng cao tính năng của vật liệu sơn truyền thống. Cần phải triệt để tận dụng các đặc tính của VLNN, ứng dụng chúng hợp lý, đẩy mạnh ứng dụng VLNN trên quy mô công nghiệp, tạo điều kiện để CNNN phục vụ sự nghiệp xây dựng một cách thiết thực.
