همواره نفوذ آب و رطوبت به داخل سازه ها مشکل ساز بوده است. رطوبت در ساختمان باعث ترک خوردگی و در سازه های فلزی منجر به زنگ زدگی و خوردگی می شود. در ساخت و سازهای ساختمانی از مصالحی مانند بتن، گچ و سیمان استفاده می شود. این مصالح دارای خلل و فرج ریزی می باشد که می تواند آب را به خود جذب نماید. علاوه بر تخلخل دارای گروه های هیدروکسیل سطحی می باشد. گروه های هیدروکسیل از لحاظ ساختاری به آب شباهت دارند. همچنین به دلیل خاصیت هیدروفیل بودن جاذب آب می باشند. به همین دلیل آب به راحتی در داخل مصالح نفوذ می کند. لذا امکان ایجاد ترک، ایجاد پوسته روی رنگ و ایجاد کپک و قارچ در این مصالح وجود دارد. به همین خاطر آب گریز کردن این سطوح اهمیت ویژه ای دارد.
سطوح فلزی و فولادی که در معرض رطوبت قرار دارند نیز دچار زنگ زدگی و خوردگی می شوند. این موضوع می تواند منجر به تضعیف سازه فلزی گردد.
استفاده از مواد آب گریز می تواند منجر به افزایش دما، کاهش هزینه ها، کاهش زمان نظافت تجهیزات و … شود. همچنین مواد آب گریز می توانند به دلیل ایجاد حرکت آب بر روی سطوح، باعث ایجاد خاصیت خود تمیز شوندگی شود.
مواد آب گریز همچنین خاصیت ضد یخی دارند. این مواد در فصول سرد سال مانع از یخ زدگی سطوح آب گریز می شوند.
تاریخچه سطوح آب گریز
اولین بار بدنبال کشف خاصیت خود تمیز شوندگی و آب گریزی نیلوفر آبی، سطوح آب گریز مورد توجه قرار گرفتند. این گیاه بر خلاف ظاهر صافی که دارد، دارای سطح زبر در حد نانو می باشد. به همین دلیل به محض تماس آب با سطح این گیاه، آب به شکل کروی در آمده و این قطرات کروی به یکدیگر پیوسته شده و سپس حرکت کرده و بدنبال لغزش آلودگیها را از خود می زداید. سطوح آب گریز خود تمیز شونده با مکانیسم مشابهی آنچه که در سطح گیاه نیلوفرآبی وجود دارد، آب را دفع نموده و آلودگیهای سطحی را از خود می زداید.
تعریف سطوح آب گریز
یکی از عواملی که میزان ترشوندگی را تعیین می کند، زاویه تماس مایع با سطح مورد نظر است. هر چه زوایه تماس کمتر باشد، میزان ترشوندگی بیشتر شده و آب گریزی کاهش می یابد. با افزایش زاویه بین مایع و سطح، میزان تر شوندگی کمتر و آب گریزی و خودشویندگی بیشتر می شود.
اگر زاویه تماس قطره با سطح آب گریز بیش از90 درجه باشد، سطح آب گریز و اگر بیشتر از 150 درجه باشد، سطح فوق آب گریز می گویند.
روش آب گریز نمودن سطوح
اگر یک سطح دارای بافت زبر در حد نانو باشد، فصل مشترک بین آب و هوا در یک قطره بر یک سطح قرار گرفته، افزایش یافته و نیروی موئینگی بین قطره و سطح شدیداً کم می شود. به همین دلیل قطره آب به خود شکل کروی گرفته و امکان ایستایی آب بر روی سطح از بین می رود.
برای آب گریز نمودن یک سطح می توان از رنگ و پوشش های آب گریز استفاده نمود. دو فاکتور مهم در آب گریزی پوشش ها، ساختار شیمیایی و زبری سطح می باشد:
- ساختار شیمیایی آب گریز (انرژی سطحی پایین): برای ایجاد آب گریزی سطحی لازم است که یک سطح آب گریز با کشش سطحی بسیار پایین همراه با میکروساختارهای مناسب ایجاد شود. در این روش با تغییر در مورفولوژی سطوحی با انرژی سطحی پایین و ایجاد زبری مناسب، می توان سطوح را آب گریز نمود.
- زبری سطح: ایجاد زاویه تماس بیش از 120 درجه بدون به کارگیری بافت زبر در حد نانو و فقط با اتکای به ساختار شیمیایی آب گریز سطح، امکان پذیر نمی باشد. به همین خاطر زبری فاکتور بسیار مهمی در آب گریز نمودن پوشش می باشد. در این روش، پوشش های نازک از مواد با انرژی سطحی پایین به روش های مختلف بر روی سطوحی که زبر هستند ایجاد می شود.
پوششهای آب گریز مبتنی بر فناوری نانو
پوششهای آب گریز، پوششهای نازک نانومتری کاملا شفاف می باشد که بر روی سطوح مختلف مانند شیشه، چوب، سنگ و … استفاده می شود و با روشهای متفاوت بر روی این سطوح پوشش داده می شوند. پرکاربردترین موادی که برای این منظور استفاده می شوند، نانوذرات سیلیکا می باشند. این مواد از اکسیدهای فلزی در زمینه پوششهای آب گریز کاربرد بیشتری دارند. برای ایجاد خاصیت آب گریزی، این نانو ذرات را در بستر پلیمری قرار داده و سپس سطح آن را عامل دار می کنند.
محققان با استفاده از اچ کردن سطح ستونهای میکرومقیاس سیلیکونی، موفق به تولید نانوپوششی شدند که دارای خواص آبگریزی بالایی است. از این پوشش می توان برای متراکم کردن بخار آب در نیروگاه ها استفاده نمود. این قابلیت در نیروگاههای حرارتی که در آن گرما موجب بخار شدن آب می شود، برای جمع آوری کاراتر ذرات آب، میتواند مورد استفاده قرارگیرد. این فن آوری منجر به کاهش هدررفت آب شده و از یخ زدگی سطح بال هواپیما جلوگیری بعمل می آورد. برای ایجاد چنین نانوپوششی محققان این پروژه روی سطح، با استفاده از فتولیتوگرافی و اچ کردن یون فعال ستو نهای میکرومقیاس از جنس سیلیکون ایجاد کردند.
محققان کانادایی نانوپوشش شفاف آب گریز و روغن گریزی تولید نمودند که با استفاده از نانودانه های پلیمری ساخته شده است. این محصول بدلیل نداشتن شفافیت قابل استفاده در تمامی حوزه ها نبود. فلوئور ویژگیهای مناسبی برای استفاده در پوششهای محافظتی دارد. اما قیمت تمام شده بالای فلوئور و وجود خطرات زیست محیطی، استفاده از این ماده را محدود نموده است. جدیداً از پلی اورتان جهت پوشش دهی استفاده می شود. این ماده فاقد فلوئور است. ارزان قیمت می باشد. به راحتی به سطوح مختلف می چسبد. همچنین این ماده شفافیت مناسب دارد. برای تهیه پلی اورتان از پلی دی متیل سیلوکسان (PMDS) استفاده می شود. پلی دی متیل سیلوکسان یک روغن سیلیکونی سازگار به محیط زیست می باشد. پلی اورتان براحتی رنگ، اثر انگشت و جوهر را از خود دور می کند و می توان از آن روی سطح نمایشگر تلفن همراه استفاده نمود.
رنگهای آب گریز مبتنی بر فناوری نانو
در رنگهای آب گریز از ترکیباتی که حاوی عناصر سیلیکون می باشد مانند پلی ارگانوسیلیکان، اپوکسی پلی سیلوکسان و پلیمرهای حاوی فلوئورین استفاده می شود. زاویه تماسی که این رنگهای آب گریز ایجاد می کنند کمتر از 90 درجه می باشد. افزودنی های سیلان، ارگانوسیلان و فلوروسیلان میتواند این زاویه را به بیشتر از 90 درجه برساند که باعث خاصیت آب گریزی سطح میشود. با این حال شدت آب گریزی این رنگها اندک است. همچنین از پایداری کمی برخوردار است. لذا این دو مورد از معایب این رنگها محسوب می شود.
استفاده از فن آوری نانو می تواند خواص آب گریزی این رنگها را به میزان قابل قبولی افزایش دهد. استفاده از نانوذرات آب گریز مانند نانوسیلیکات در جهت افزایش زبری سطح و در نتیجه افزایش زاویه تماس می باشد. اغلب در رنگهای فوق آب گریز از ذرات نانوکامپوزیت آلی-معدنی استفاده می شود.
اخیراً گروهی از دانشمندان، رنگ فوق آب گریزی تولید کرده اند که در برابر آب و روغن مقاوم و غیر قابل نفوذ بوده و خاصیت خودتمیز شوندگی دارد. از این رنگ می توان روی لباس، کاغذ، شیشه و فولاد استفاده نمود. این رنگ حتی پس از خراشیده شدن، سایش با سمباده، پاک شدن و … خاصیت خود تمیز شوندگی و آب گریزی خود را حفظ می نماید. این رنگ از نانوذرات پوشش یافته دی اکسید تیتانیوم تولید شده است. به همین دلیل در برابر خراشیدگی و سائیدگی مقاوم تر است. از این پوشش برای طیف گسترده تری از مواد مانند خودرو و پارچه می توان استفاده نمود.
مزایای رنگ های آب گریز مبتنی بر فن آوری نانو
- بدلیل استفاده از ذرات نانومتری، نفوذ رنگ بر روی سطح افزایش می یابد.
- چسبندگی این رنگها به نسبت رنگهای عادی بر روی سطوح بیشتر است.
- ضخامت رنگ پوششی سطوح به نسبت رنگهای عادی کمتر بوده و در مصرف آن صرفه جویی می شود.
- این رنگها با محیط زیست سازگار است.
کاربرد پوششها و رنگهای ضد آب مبتنی بر فن آوری نانو
- استخر، سونا و جکوزی
- آثار گلی، کاشی و سفالها
- سنگهای طبیعی و مصنوعی
- آجرهای بدون حفاظ
- سطوح چوبی
- ستو نهای دریایی
- برجهای خنک کننده
- تصفیه خانه فاضلاب
- تراورس های خط آهن
- تونلها
- باراندازها
- کارخانه های کشتی سازی
مارکتینگ پوشش های مبتنی بر فنآوری نانو
نانوپوششها در میان پوششهای موجود در بازار جایگاه ویژه ای یافته است. مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر اشعه ماورای بنفش، خاصیت ضد احتراقی، حفظ براقیت سطوح و بهبود خواص شیمیایی و مکانیکی از جمله ویژگیهای نانوپوششها می باشد که توجه همگان را به خود جلب نموده است. در سالهای اخیر، بازار پوششهای خودتمیز شونده آبگریز، به دلیل استفاده در شیشه های خودرو، تجهیزات بهداشتی، لوازم الکترونیکی، تجهیزات پزشکی، صنعت کفش، منسوجات و حمل و نقل هوایی گسترش فزاینده ای یافته است. در سال 2013، محصولات خود تمیزشونده و آسان تمیز شونده بزرگترین سهم را در بازار جهانی نانوپوششها دارا بودند و انتظار می رود که این روند همچنان ادامه یابد.
منابع و مآخذ
کارگاه سنگ و بلوک ایران مرکز پخش و عرضه کننده انواع پودر سنگ، پودر سنگ جوشقان، سنگهای دانه بندی شده و سنگهای تزئینی می باشد.
کیسه های پودر سنگ در بسته بندی های 30 کیلوگرمی عرضه می شود.
محصولات به تمامی نقاط کشور بنا به درخواست مشتری ارسال می گردد.
مدیریت فروش: یحیی حامدی