当前世界环境

介绍

技术的进步和人类对不同结构的需求导致了对材料属性和行为的广泛研究，而这些研究反过来又导致了不同类型的结构和不同材料的应用(Ahmadi Moghadam et al.，2011)．

纳米技术作为一项重要的跨学科技术，为加强建造业的竞争创造了许多机会，例如建造更快、更灵活、更理想、更稳定和更有效率的建筑;该技术的应用领域几乎适用于建筑的所有部分，包括结构、外观设计、工程(建筑系统)和室内设计。纳米技术也被称为技术的复兴。与该技术相关的产品的到来将导致生活质量和环境效率的巨大飞跃。建筑行业的费用很大，除了建筑费用，还包括维修费用。依靠纳米技术，除了增加建筑物的使用寿命外，我们还可以管理能源消耗量;使用的材料数量、强度和应用将广泛增加;它们的种类和相应的，它们的效率水平将会提高。

因为伊朗北部地区气候温和湿润，大部分季节的降雨量都非常高，这给这些地区的建筑行业，尤其是房屋，带来了多重问题。纳米技术的应用作为本研究的案例研究，因为它的特性和伊朗北部房屋的有效解决方案;结果表明，在建筑工业中使用纳米技术，能源和生活费用的质量大幅度下降，这些地区的大多数设计限制将被消除。

研究目标和程序

本文的目的是研究纳米技术在建筑工业中的应用过程及其优势，特别是在伊朗北部地区的住宅中。本文的研究方法是文献研究法，采用实地调查和描述分析相结合的方法。

在研究部分，在回顾纳米和纳米技术的概念后，研究了纳米技术在建筑工业中的应用。

的理论基础

纳米的概念

国际上对于纳米技术还没有一个明确的定义，但是他们都同意的定义是分析和研究纳米尺度的研究材料。因此，在100纳米以下进行的每一项研究都被认为是纳米技术(Glolabchi等人，2011)。纳米在词汇上的定义是十亿分之一，它来源于希腊语“nanos”，意思是侏儒(Moayed等人，2009)。

纳米技术的概念

在下列化合物“纳米技术”中，纳米指的是纳米(nm)的尺寸，纳米等于十亿分之一米(Moayed等人，2009年)在建筑部分，纳米技术可以被称为一种“赋权技术”，通过这种有趣的技术，让人类在眼前预见到新的发展和进步领域(Glolabchi等人，2011)。纳米技术是一个名词，指的是某种生产技术，它是指有能力从原子中构建事物，如果是这样，就有能力重塑材料的准确性。

纳米技术和建筑

到目前为止，大多数令人信服的与纳米技术在建筑和建筑行业的应用有关的话题都是关于能源效率。纳米技术是一种技术工具，可以应对气候变化，帮助减少化石燃料排放的温室气体。纳米技术在建筑工业中的应用与可持续发展问题有着密切的关系(Leydecker et al.， 2008)。

纳米建筑是21世纪的一种新型建筑风格，它将在建筑的各个方面带来革命性的变化，建筑中的纳米应用可以改变建筑师的视野、设计技术和思想、建筑方法、结构技术、静力学、框架的形式和美学，机械系统、照明、能源、维修技术、装饰与室内设计等。

一般来说，在建筑工业领域，纳米技术可能为未来的发展铺平道路，可以抽象为以下几个领域:

• 除修复和改造现有结构外，还能生产坚固、智能的材料;
• 优化建筑设施“设计-生产-利用-拆除”链条的现代创新体系。它是通过开发基于信息技术的新工具和设备来实现的;
• 多元文化产品/作品加工新技术;
• 除了产生更少的废物外，有效影响减少水和能源消耗的新材料生产方法。此外，开发基于环境可持续性的可回收建筑产品的生产方法也与纳米技术有关(Glolabchi等人，2011)。

表1:纳米技术在楼宇质素改善方面的应用范围资源:（Glolabchiet al ., 2011)。

案例研究和研究结果

在本节中，为了解释这一主题，选择伊朗北部地区的房屋作为案例研究。这些地区的一些气候特征是一年四季(尤其是秋季和冬季)的高降雨率和几乎所有季节的高湿度水平（Ghorji mahlabaniet al ., 2009)。这些特性在某些情况下可能会导致水渗入建筑、产生雾等多重问题，因此，以下内容致力于研究纳米技术在这些房屋的不同部分的应用及其优势。

纳米技术在façade和伊朗北部地区房屋屋顶的应用

纳米技术在美学和性能方面提供了多种解决方案来改善建筑的外表面。利用纳米材料，可以较好地改性表面性能，以防止水和灰尘，并具有亲水性表面、疏水性表面或疏油表面等真实的特性。当湿气渗入时，疏水表面会将湿气变成一层薄薄的水流，通过防止水滴的形成，防止在窗户和镜子上形成雾和薄雾（Hoseiniet al ., 2012)。

图1:带有疏水覆盖物的屋面瓦的自清洁能力资源:(Akhavanet。,2001)． 点击这里查看图

与过去十年相比，住宅和商业部门平均增长了7.5%，占全国总能源消耗的39%，被认为是最大的能源消费国。因此，在现有的能耗模式修正说明中，在建筑壳体上加入热绝缘体是非常重要的。

纳米绝缘材料是现代绝缘材料中的一种，其绝缘性能是玻璃棉的39倍。这些材料可以很容易地用手刷、辊刷或气刷涂在墙壁上。纳米绝热材料是一种纳米技术的新产品，被认为对辐射、平流和对流三种传热方式都具有充分的热保护和隔热作用。这些保温材料具有这样的特性，可以应用于建筑中而不改变建筑成分的外观。厚度小，防潮和防真菌，可水洗和皂洗，着色性，防火和抗氧化性是这些材料的一些优点(Baradarzadeh等人，2008年)．

在北方地区的房屋façade中应用保温材料，无论从建设或改造的投资成本还是从运行成本上，都是建筑经济的迫切需要。

图二:生产方法及应用来源:ZEA Bayern 点击这里查看图

气凝胶材料也可以用于透明的façades或屋顶窗户，这是由于其透光性。这些类型的气凝胶窗是双层窗格，窗格之间的空间充满了颗粒气凝胶。

气凝胶是良好的光传递器，将直射光转变为散射光，消除窗帘的需要，在阴天，室内环境恰好比外部更明亮，因为它们的疏水特性，水分和真菌将不再是这些房子的问题(Leydecker et al.， 2008)。

图3:气凝胶材料在透明建筑中的应用façade来源:ZAE Bayern 点击这里查看图

坚固的保护罩，保护木材不受大气参数的影响

以Lingol品牌销售的纳米木材保护涂料是一种多用途的泛水性覆盖，用于保护木材不受大气参数的影响(特别是在建筑的裸露表面和外部区域)。这种涂料具有很强的疏水性，可以防止水分渗入和降雨对木材的不利影响。除此之外，还能有效防止紫外线照射，防止表面变暗。

该涂料虽然疏水，但具有通风和低透气性，是控制木材含水率的最佳方法，通过使用该涂料，可以最大限度地保护木材部分(Glolabchi等人，2011)。

除了普通的建筑用途外，lingoll涂料也适用于海滨别墅、潮湿地区和水上船只等(Glolabchi等人，2011)。

紫外线是导致建筑材料腐烂和破坏的因素之一。因此，纳米技术为木质材料制作抗紫外线和防腐涂层提供了可能性(Glolabchi等人，2011)。

很明显，这项技术所设想的防止木材腐烂和苔藓生长的解决方案不仅不违背环境可持续性的目的，也不会对生态系统和环境构成威胁，但极大地减少了木材的吸湿性，这是北方地区房屋最重要的问题之一。

纳米技术在窗口中的应用

玻璃，因为它的透明度和高阻值，在任何形式和颜色，是全球闻名的建筑材料的窗户和façade。但是直接吸收灰尘，特别是在伊朗北部的房屋，不良的反射和作为隔热材料的不良性能被认为是玻璃的弱点。Nono覆盖相当程度上消除了这些弱点，并由此为玻璃façades创造了新的应用领域。例如:

例如，用于太阳能收集器和建筑窗户的增强玻璃的抗反射涂层，具有更强的透光能力，被认为是纳米技术的显著改进(Baradarzadeh等人，2008年)．

图4:的构造和应用改善光线的纳米多孔减反射涂料 点击这里查看图

平板玻璃的透光节能玻璃除了具有多种颜色等特性外，在大幅度减少紫外线和红外线的过渡以及控制可见光的过渡水平方面，夏季可防止高达85%的能量损失，冬季可防止高达80%的能量损失。节能玻璃是通过在玻璃表面施加多层金属和金属氧化物/氮化物的厚度控制而制成的。这种纳米复合纤维几乎有3-5微米厚，配方与玻璃有关(纳米技术杂志，第150期)。这些玻璃虽然无色透明，但在能量和阳光控制水平方面具有非凡的特性。事实上，这种玻璃能很好地在可见光中转换，而且颜色没有变化，因此，灯的能耗更低。它们也反射了很大比例的红外辐射，几乎消除了波长为3000纳米的所有红外辐射;所以热通过窗户被阻止了。这种功能可以防止阳光和外部热量在夏天进入室内，减少对冷却设备的需求。

在冬季，它还起到隔热的作用，吸收辐射到窗户内部的热量，防止热量从内部排出，从而减少对加热设备的需求(Hoseini et al.， 2012)。

使用纳米技术清洁表面

易于清洁的表面是拒水的表面。与吸收性表面相比，这些表面具有更少的能量，从而导致表面能量和抓地力的减少。这一特性可用于建筑设施和洗衣房。由于这种特性，这种类型的表面很容易和毫不费力地清洁，从而提高了效率，在时间和费用方面(Leydecker等人，2008年)．

纳米技术在防雾涂料中的应用

伊朗北部地区气候温和潮湿，通常被雾覆盖;利用纳米的这一特性，表面可以在雾中变得中性，这一优势使建筑师的建筑设计愿景成为可能。

防雾涂层是由聚合物和硅纳米颗粒交替层组成，上面附着羟基，可用于玻璃和其他材料上。这种涂层在纳米尺度上非常粗糙，但羟基有助于放置在不同层中的纳米孔像海绵一样吸收水分，并立即将其从表面清除(Mosayebi Jirandeh。, 2008)．

纳米技术在提高效率中的应用

到目前为止，提高建筑的能源效率一直是工程师们在建筑设计和工程中使用纳米材料面临的最大挑战。纳米技术为我们提供了一个现代技术工具，可以应对气候变化，并帮助我们在未来减少温室气体的排放。纳米材料的应用与建筑的[环境]可持续性密切相关(Glolabchi等人，2011)。

纳米技术为提高生产力和开发新的能源生产方法和建筑照明技术提供了许多选择，例如:

• 发光二极管(led)作为建筑特定用途的高能效照明技术(façade照明、引导灯和彩灯)
• 彩色太阳能电池具有透明和美观(装饰性)的特点，如玻璃façades作为硅基太阳能电池的替代品
• 核/壳纳米结构和催化剂更有效的燃料电池在电力和热利用天然气。

led的低能耗、漂亮的颜色和极小的尺寸(基于纳米级半导体涂层)，让建筑师们在建筑的照明和外观设计方面展示他们的才华。

结果

因为建筑行业有巨大的费用关于建设和维护成本,依靠纳米技术,除了提高建筑物的使用寿命,我们也可以管理能源消耗的数量,我们可以走向可持续发展和提高生活质量,为下一代铺平道路。伊朗北部地区的房屋在某些情况下暴露在恶劣的气候条件下，需要花费金钱、人力和时间来提供舒适。纳米技术在这些房屋的不同部分的应用，包括外部façade和开口，屋顶等，可以帮助减少材料和能源的使用量，消除湿气及其问题，防止起雾条件，等等。最终，所有花费在纳米材料上的费用都会回到建筑上。为了实现这一目标，并将这一技术应用于建筑行业，我们需要准备必要的条件和设备，说服教育中心，并应用这一领域的必要经验。

参考文献

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