Нанотехнологии и инновации в строительстве

Нанотехнологии в строительстве

В последние годы нанотехнологии стали составляющей прорыва во многих сферах жизни — от телекоммуникаций до медицины. Нашлось им применение и в строительстве. Так использование нанотехнологий позволяет строить дома, которые могут простоять 300-400 лет.

Почти пятая часть строительных компаний в развитых странах мира используют в своей работе материалы, полученные с применением нанотехнологий. Интересно проанализировать «наноарсенал» зарубежных девелоперов и возможности применения этих инноваций в российской строительной отрасли.

Использование нанотехнологий позволяет придавать обычным строительным материалам невиданные ранее свойства. Одно из направлений разработок — применение ультрадисперсных, наноразмерных частиц при создании высокопрочных долговечных бетонов. Бетон с применением наночастиц отличается сроком службы до 500 лет. Такие материалы предназначены для строительства большепролетных мостов, небоскребов, защитных оболочек атомных реакторов и др. Исследования ученых в области наномодификации металлов и сплавов позволили получить высокопрочную сталь, не имеющую аналогов по показателям прочности и вязкости. Материал подходит для возведения дорожных и гидротехнических объектов. Композитные и полимерные нанопокрытия стальных конструкций значительно повышают стойкость к коррозии и продлевают срок службы даже в агрессивных средах.

К числу современных материалов, созданных с применением нанотехнологий и применяемых в строительстве, относятся и теплоизоляционные материалы, и новые лаки, краски, эмали. Особого внимания заслуживают конструкционные композиты — материалы с полимерной, металлической или керамической матрицей. Примером композитов являются углепластики — композиты с полимерной матрицей и углеволокнами.

Немецкий ботаник Вильгельм Бартлотт обратил внимание на то, что лепестки лотоса покрыты воскообразным веществом, которое вырабатывается растением, делая его неуязвимым для воды. Китайские ученые сымитировали этот эффект при помощи нанопокрытия, которое использовали при возведении здания Большого национального театра в Пекине. Яйцеобразный купол из стекла и титана благодаря этому покрытию не смачивается осадками и не подвергается загрязнению. Фасадные водонепроницаемые краски с применением нанотехнологий будут пользоваться в ближайшие годы особым спросом в строительстве, считают эксперты.

Актуальное направление использования наноматериалов в строительстве — энергосбережение. Полупрозрачные нанопокрытия, созданные в Шанхайском центре науки и нанотехнологий, могут накапливать солнечную энергию. Пленки, нанесенные на окна и стены здания, работают как солнечные батареи, снижая расходы на электроэнергию. Интересные свойства имеют прозрачные наногели (аэрогели), открытые Сэмюэлем Кистлером. Материалы обладают высокими тепло- и звукоизоляционными характеристиками и широко применяются в энергосберегающих кровельных системах верхнего света.

Еще одна инновация — покрытие Cool-Colors для защиты цветных окон из ПВХ от инфракрасного излучения. Благодаря особым пигментам пленка отражает до 80% тепловых лучей и препятствует перегреву конструкции и помещения, продлевая срок службы рамы, снижая затраты на кондиционирование.

Одним из успешных проектов, реализованных в России, является создание нанокомпозитных труб для инженерных систем, которые не только превосходят аналоги по эксплуатационным характеристикам, но и отличаются невысокой стоимостью.

Стоит отметить и производство строительной стеклопластиковой композитной арматуры, перспективной альтернативы стальному аналогу. Материал имеет малый удельный вес (в 4-5 раз меньше, чем у стали), высокую прочность и химическую стойкость. Композитная арматура является диэлектриком, не подвержена коррозии и имеет низкую теплопроводность.

Результаты разработок в области нанотехнологий — новые виды сталей, бетонов, инновационные покрытия для светопрозрачных конструкций и самоочищающиеся покрытия — успешно применяются в современной строительной отрасли. Междисциплинарный характер нанотехнологий и динамичность развития дают основания надеяться, что Россия сможет преодолеть отставание в области применения нано.

При подготовке частично использованы материалы пресс-службы Проплекс

Источник

Строительство

При реконструкции моста через реку Вятка был использован легкий нанобетон. Мост принят в эксплуатацию в 2008 году.

Нанотехнологии в строительстве

Строительный сектор имеет дело с огромным количеством сырья и различные инновационные материалы уже находят применение в современном строительстве и начинают вносить свою долю в формирование архитектуры будущего.

Но пока фактическое использования нанотехнологий в строительстве является довольно ограниченным, поскольку инновационные идеи в большинстве своем ориентированы на поверхностные эффекты, а не на формирование новых структур строительных матералов. Тем не менее, достижения фундаментальных исследований в области нанотехнологий постепенно находят свой путь в строительную отрасль.

Уже получены конструкционные композиционные материалы с уникальными прочностными характеристиками, новые виды арматурных сталей, уникальные нанопленки для покрытия светопрозрачных конструкций, самоочищающиеся и износостойкие покрытия, паропроницаемые и гибкие стекла.

Фантастически выглядят перспективы дальнейшего развития. Например:

• основания зданий с саморегулирующей системой компенсации усадок грунтов
• несущие конструкции зданий, осуществляющие мониторинг собственного напряженно-деформированного состояния
• ограждающие конструкции и кровли, аккумулирующие энергию солнца
• покрытия, реагирующие на психофизическое состояние людей
• фотокаталитические и другие функциональные покрытия

— все это должно стать основой современного «умного дома» нового поколения.

Без применения нанотехнологий невозможна и полноценная реализация проектов энергонезависимого «пассивного дома». Основной особенностью «пассивного дома» (экодома, англ. passive house) является малое энергопотребление и почти полная энергонезависимость, что обеспечивается использованием всего спектра возможностей сохранения тепла и самопроизводства энергии.

Будущее строительного материаловедения во многом связано с применением нанотехнологических подходов — внедрения процессов формирования структуры современных строительных материалов, предусматривающих их сборку или самосборку «снизу-вверх», то есть дизайн материала или изделия, который заключается в контролируемом и управляемом воздействии на процесс структурообразования, начиная с наноразмерного уровня. Результатом такого подхода будет получение новых по составу и качественно отличающихся по структуре и свойствам конструкционных, теплоизоляционных, отделочных и других материалов, в полной мере отвечающих современным тенденциям развития архитектурных форм, конструктивных решений и технологии возведения объектов промышленного и гражданского назначения.

И уже в настоящее время планируются и проводятся теоретические и экспериментальные исследования, направленные на разработку методов наноструктурного модифицирования материалов, изучение количественных и качественных изменений их важнейших свойств и разработку технологических процессов получения различных видов строительных материалов, изделий и конструкций с улучшенными по сравнению с аналогами физико-механическими характеристиками.

Несмотря на то, что новые технологии и материалы уже внедряются в строительную отрасль, их доля еще достаточно мала — менее 1% в общем объеме материалов строительного сектора.

Материалы раздела Нанотехнологии в строительстве

Строительную отрасль отличает очень низкий уровень инвестиций в научно-исследовательские работы. Она скорее пытается использовать разработки и изобретения, созданные в других отраслях науки и промышленности, чем создавать их внутри себя. Поэтому основными предпосылками развития строительного материаловедения являются результаты исследований в смежных областях.

Совершенно естественно, что для создания и отработки нанотехнологий требуются новейшие лабораторные корпуса и испытательные центры с уникальным оборудованием, где можно производить измерения геометрических размеров с точностью до нм и изготавливать изделия толщиной до нескольких молекул и площадью несколько нм 2 .

Научный Интернет-журнал «Нанотехнологии в строительстве» (www.nanobuild.ru) совместно с Интернет-порталом NanoNewsNet (www.nanonewsnet.ru) провели II Международную научно-практическую online-конференцию «Применение нанотехнологий в строительстве».

Научный Интернет-журнал «Нанотехнологии в строительстве» и интернет-портал NanoNewsNet провели I Международную научно-практическую online-конференцию «Применение нанотехнологий в строительстве». Предлагаем посетителям ознакомиться с ответами на вопросы участников конференции.

Государственная корпорация «Российская корпорация нанотехнологий» (РОСНАНО), выступая соинвестором в нанотехнологических проектах со значительным экономическим или социальным потенциалом, уже утвердила и реализует несколько проектов, продукция которых может использоваться в строительной отрасли.

Источник

Нанотехнологии и инновации в строительстве

Новая альтернативы нефти лежит в маловероятном источнике — свином навозе! Оказывается, свиные отходы особенно богаты маслами, которые очень похожи на нефть. И хотя эти масла слишком низкого качества для производства бензина, они могут быть полезными там, где резина соприкосается с дорогой.

«Зачем нам идти в вашу аспирантуру?» Глава ВАК о новой системе защиты диссертаций

Интервью председателя Высшей аттестационной комиссии Владимира Филиппова
Владимир Астапкович/ИТАР-ТАСС.

Чем университетские ученые степени будут отличаться от ВАКовских, кто получит это право и изменится ли работа Всероссийской аттестационной комиссии? Об этом в интервью Indicator.Ru рассказал председатель ВАК и ректор Российского университета дружбы народов Владимир Филиппов.

— Правительство приняло постановление, согласно которому около 60 организаций смогут присуждать степени самостоятельно. Какие вузы будут включены в список?

— В первую очередь (4 пункт Положения) это почти автоматически распространяется на вузы, которые имеют категорию «Федеральный университет» (их девять) и «Национальный исследовательский университет» (их 29), и на еще несколько вузов, которым предоставлено право реализации собственных образовательных стандартов высшего образования. Таким образом, получается примерно 45 вузов. Почти все вузы из программы «5-100» входят в этот список, но из вузов «5-100» не входят в эту группу, например, ЛЭТИ и Южно-Уральский государственный университет.

Дороги будущего сделают из пластика

Все мы привыкли, что современные дороги делают из асфальтобетона, который хоть и обходится недешево, однако обеспечивает прочное покрытие на довольно длительный срок. Однако уже в ближайшем будущем все может поменяться — дороги станут дешёвыми в производстве, а делать их будут… из пластика!

Искусственное небо и суперматериал легче воды, но прочнее стали

Совсем скоро любой желающий сможет порадоваться прекрасному голубому небу в дождь или даже ночью. B этом помогут уникальные световые панели нового типа, идея итальянских ученых, которые используют в своей структуре наночастицы. Им под силу воссоздать обычный солнечный свет.

Представителям немецкой науки удалось создать удивительный материал. По соотношению «прочность/плотность» он превосходит все природные аналоги. Трехмерная лазерная печать позволила создать особую керамическую оболочку. Ее плотность меньше плотности воды, а прочность больше, чем у алюминия.

Что нам стоит напечать себе дом?

Что нам стоит дом построить, напечатать, будем жить. Имеено этими строками, перефразировав стихи А.П. Тимофеевского, можно будет охарактеризовать процесс строительства жилья в будущем.

Американские и английские студенты разработали проект дома, который можно печатать на 3D-принтере. Создатели полагают, что он должен заинтересовать молодых людей, собирающихся приобрести себе первое жилье.

А китайский 3D-принтер сможет печатать 10 домов в сутки. Авторами удивительного устройства стали специалисты компании WinSun Decoration Design Engineering Со. Инженеры представили аппарат, который позволит создавать недорогое и доступное жилье в чрезвычайно короткие сроки.

Компьютеры проектируют, роботы строят, люди используют

В Германии презентовали дом, созданный при помощи компьютерного алгоритма и робототехнологий. Выставочный зал Landesgartenschau, открытый недавно в Германии, завораживает. Другое слово трудно подобрать – и дело не только в странном дизайне, уподобляющем пространство залов внутренностям большого грецкого ореха, облепленного сотами. Это «чудо архитектуры» создано при помощи компьютерного алгоритма и робототехнологий.
Компьютеры и роботы сегодня дошли до такой стадии развития, что способны самостоятельно думать и воплощать свои идеи, например, в таких вот сооружениях. В основе разработки университета Штутгарта лежит проект дома площадью в 2700 кв. футов, составленный из 243 геометрических фигур из букового материала. Но и это еще не все: в попытке создать уникальный дизайн ученые с помощью компьютерного алгоритма соединили деревянные детали через более чем 7600 различных узловых соединений.

Новые возможности 3D-печати: от сувениров до домов

Команда мини-роботов, изобретенных барселонскими учеными, демонстрирует новые применения 3D-печати для строительства домов. 3D-принтеры уже прекрасно зарекомендовали себя как удобное средство для создания мелких, но очень точных деталей. Совсем недавно разработчики представили общественности распечатанные на принтере уменьшенные детали и крепления моста Курильпа в Австралии. Теперь очередь дошла и до строительства полноценных сооружений. Изобретение принадлежит ученым из университета современной архитектуры в Барселоне. Чуть ранее китайцы уже создали отдельные элементы здания на 3D-принтере, но в данном случае речь идет о комплексном строительстве или, если быть точным, печатании домов.

6 будущих профессий для строительства

АТЛАС НОВЫХ ПРОФЕССИЙ: СТРОИТЕЛЬСТВО

Строительство продолжает оставаться одной из наиболее консервативных отраслей. Тем не менее в типовом и индивидуальном строительстве постепенно начинают применяться новые материалы, обеспечивающие повышенный комфорт, экологичность и экономичность эксплуатации (например, снижение энергопотребления).
Использование новых материалов позволяет предлагать новые архитектурные решения, которые ранее (при использовании традиционных материалов) были недоступны. При этом «вторую жизнь» обретают и некоторые традиционные материалы, такие как дерево. В типовое строительство приходит автоматизация процессов проектирования, возведения и эксплуатации зданий. Новые здания создаются с учетом требований энергоэффективности и технологий «умной среды».

Источник