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。

由于在伊朗的北部地区，随着温和而潮湿的气候，今年大多数季节的降雨率极高，这对这些地区的建筑业进行了多种问题，特别是房屋。研究了纳米技术的应用作为本研究的案例研究，因为它的性质，作为伊朗北部的房屋的有效解决方案;结果表明，通过在建筑行业中使用纳米技术，能源和生活质量下降广泛，这些地区的大部分设计限制将被淘汰。

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（莫达德等，2009）。

纳米技术的概念

在以下化合物“纳米技术”中，纳米是指纳米（nm）的等级，其等于米的十亿中(Moayed等人，2009年)。在施工部分，纳米技术可以被称为一种“赋权技术”，让人类设想新的开发领域并通过使用这种有趣的技术在他的眼前(Glolabchi等人，2011)。纳米技术是一种指的名词，指的是某种生产技术，并且当有能力从原子中建立东西时，有能力重塑材料准确性。

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等，2008）。

纳米建筑是21世纪的新架构风格，将彻底改变各方面的架构，纳米架构中的架构应用程序可以在更改建筑师的愿景，设计技术和思想，施工方法，结构技术，静态，形式和统计数据框架，机械系统，照明，能源，维护和修理技术，装饰和室内设计等审美。

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;
• 加工多重文化产品/作品的新技术;
• 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：建筑物质量改进的纳米技术应用领域资源：（Glolabchi等等，2011）。

案例研究和研究结果

在本节中，为了解释主题，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今年所有季节的降雨量高（特别是秋季和冬季），并且在所有季节都有几乎高的湿度水平（Ghorji Mahlabani.et al ., 2009)。这些特征在某些情况下可能导致多种问题，例如水渗透到建筑物中，使雾等。因此，以下内容专用于研究纳米技术在这些房屋的不同部分中的应用及其优点。

伊朗北部地区外观与屋顶的纳米技术应用

纳米技术提供多种解决方案，以改善美学和性能方面的建筑物的外表。使用纳米材料，可以优选用诸如亲水性表面，疏水表面或油湿性表面的特性的水和灰尘来修饰水和灰尘。在流动渗透的时间疏水表面将该泡沫变成薄层水流动，并通过防止水滴形成，防止在窗户和镜子上制作雾和雾（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。

与玻璃棉相比，纳米绝缘材料具有39倍的绝缘能力，是现代绝缘材料。这些材料可以在墙壁上轻松涂抹在墙壁上，使用手刷，滚筒或空气刷。纳米绝缘材料是一种新的纳米技术产品，被认为是一种足够的热保护和绝缘，包括辐射，平流和对流等三种热传递模式。具有这种特性，这些绝缘材料可以应用于建筑物的建筑物，而没有建筑物组合物的任何外观变化。厚度，水分和真菌抗性，水和肥皂可用性，可呈现性，耐火性和抗氧化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等，2008）。

图3：气凝胶材料在建筑物中的应用透明立面来源：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

纳米木材防护涂料在Lingol品牌名称下出售是一种多功能缺少水基盖子，用于保护木材免受大气参数（特别是在裸露的表面和建筑物的外部区域）。该涂层具有很大的疏水性，可防止水渗透和降雨在木材上的不利影响。除此之外，对紫外线提供了极大的保护，并防止了表面变暗。

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，Lingol涂层也适用于海滩房屋，潮湿地区和水工艺，如船和船舶，也是如此(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：建筑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。

防雾涂层由聚合物和二氧化硅纳米颗粒的交替层制成，其羟基连接到它们上，可用于玻璃和其他材料。该涂层在纳米尺度中非常粗糙，但羟基有助于纳米孔放置在不同的层中，吸收像海绵状的水，并立即移除表面(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最大的领域，挑战工程师在设计和工程建筑中使用纳米材料。纳米技术为我们提供了一种现代技术工具，可以应对气候变化，并帮助我们将来减少温室气体的排放。纳米材料的应用深深与建筑物的可持续性有关(Glolabchi等人，2011)。

纳米技术提供众多选择，可提高生产力，并在建筑物中开发新的能源生产方法和照明技术，例如：

• 发光二极管（LED）作为具有高能量效率的照明技术，适用于建筑物的特定用途（外墙照明，指导灯和彩色灯）
• 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。

关于低能耗，LED的精美颜色和极小的尺寸（基于纳米秤的半导体涂层），建筑师能够炫耀其在建筑物的照明和外部设计中的人才。

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

1. Ahmadi Moghadam, H. Kamranzadeh Foomani, M. Tafaroj Fakour, T.轻质纳米混凝土，Fan-o-Honar杂志，Guilan建筑工程组织，第52期，第8-13页。(波斯)(2011)。
2. Akhavan, A.等，纳米技术，镜像创造，纳米技术研究人员公司，德黑兰，纳米技术倡议委员会。(波斯)(2001)。
3. Baradarzadeh, M.和其他人，纳米技术，第一版，德黑兰，纳米学生俱乐部。(波斯)(2008)。
4. Ghorji Mahlabani，Y.Daneshvar，K。气候和它的影响关于塑造Ghilan的传统建筑元素，Arman Shahr杂志，第4期，春夏，135-145 (2009)
5. 《建筑与建筑工程中的纳米技术》，德黑兰，德黑兰大学出版。(波斯)(2011)。
6. Hoseini, F. S. Mohammadi Yazdi, S.纳米技术在建筑工业中的应用(德国)，纳米技术观察报告，科学与技术部门，纳米技术倡议理事会。(波斯)(2012)。
7. Leydecker，S.Kölbel，M. Peters，S，纳米材料建筑，室内建筑和设计，第一版，柏林，斯普林斯科学+商业媒体的一部分（2008）。
8. Leydecker，S.Kölbel，M. Peters，S.纳米材料建筑，室内建筑和设计，第一版，柏林，斯普林斯科学+商业媒体的一部分（2008）。
9. Moayed，F. eSlamipour，F. Moradi，M .A。新世界，纳米世界，第3版，纳米学生俱乐部，艾琳娜出版物。（在波斯语中）。（2009）。
10. 促进纳米技术。(波斯)(2008)。