مواد نانوتکنولوژی در مهندسی سازه
استفاده از نانوتکنولوژی در مهندسی سازه ای به طور گسترده ای مورد مطالعه قرار گرفته است، به ویژه استفاده از نانومواد کربنی در مواد سیمانی. نانو لوله های کربنی (CNTs) و گرافن به دلیل خواص الکتریکی، حرارتی و مکانیکی فوق العاده ای که دارند، توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. این نانومواد می توانند مقاومت فشاری و خمشی مواد سیمانی را به طور قابل توجهی افزایش دهند، همچنین باعث افزایش انرژی شکست و سختی خمشی می شوند.
به عنوان مثال، اضافه کردن CNTs می تواند مقاومت فشاری و خمشی مواد سیمانی را تا ۵۰٪ و ۸۷٪ افزایش دهد. این نانومواد به عنوان پرکننده نانویی عمل می کنند و حجم کلی منافذ موجود در خمیر سیمان را کاهش می دهند. علاوه بر این، اضافه کردن CNTs باعث کاهش جمع شدگی خشک شدن مواد می شود، که این ممکن است به دلیل کاهش میکروپورها باشد.
گرافن و اکسید گرافن (GO) نیز به دلیل خواص مکانیکی و الکتریکی فوق العاده ای که دارند، مورد توجه قرار گرفته اند. GO به خصوص به دلیل قابلیت پراکنش بالا در آب، در مواد سیمانی استفاده می شود و باعث افزایش مقاومت فشاری، خمشی و کششی-تقسیمی می شود. علاوه بر این، GO می تواند رشد محصولات هیدراتاسیون سیمان را تقویت و تسریع کند، که این امر منجر به تراکم ساختار میکروسکوپی و کاهش فراوانی ترک ها و کریستال های شکننده ی اترینژیت می شود.
با این حال، تحقیقات بیشتری برای ارائه اطلاعات دقیق در مورد خواص و عملکرد نانومواد تحت شرایط بار مختلف مورد نیاز است و همچنین اطلاعاتی در مورد مزایای استفاده از نانومواد در مقایسه با سایر مواد ساختمانی. این اطلاعات می تواند به توسعه و بهبود مواد و فرآیندهای ساختمانی کمک کند.
بکارگیری نانوتکنولوژی در مهندسی سازه ای با تمرکز بر بهبود خواص فیزیکی مواد ساختمانی از جمله دوام و مقاومت، همچنین برای تقویت تعمیرات و نظارت بر سلامت ساختاری استفاده می شود. نانومواد مورد مطالعه در این زمینه عمدتا شامل نانومواد کربنی مانند نانولوله های کربنی (CNTs) و گرافن می شوند که خواص الکتریکی، حرارتی و مکانیکی برجسته ای دارند. این نانومواد می توانند به افزایش مقاومت فشاری و خمشی مواد سیمانی کمک کنند و میزان شکست و سختی خمشی را بهبود بخشند.
اضافه کردن CNTs می تواند باعث افزایش تا ۵۰٪ در مقاومت فشاری و تا ۸۷٪ در مقاومت خمشی شود. این مواد همچنین می توانند به عنوان پرکننده ی نانویی عمل کرده و حجم کلی منافذ در خمیر سیمان را کاهش دهند. نانومواد مانند گرافن و اکسید گرافن نیز به دلیل قابلیت پراکنش بالا در آب و مواد سیمانی و تقویت رشد محصولات هیدراتاسیون سیمان، مورد توجه قرار گرفته اند.
با این حال، چالش هایی نیز وجود دارد، از جمله مسئله پراکندگی یکنواخت نانومواد در ماتریس سیمان، هزینه های بالا و خطرات بهداشتی مرتبط با استفاده از نانومواد که محدودیت هایی برای استفاده از آن ها در ساختمان و مهندسی سازه ایجاد می کنند. بنابراین، تحقیقات بیشتری مورد نیاز است تا اطلاعات دقیق و مستندی درباره خواص و عملکرد نانومواد تحت شرایط مختلف بارگذاری ارائه دهد و مزایای استفاده از نانومواد در مقایسه با سایر مواد ساختمانی را برجسته کند【25†source】【26†source】.
برای کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه می توانید به مقالات موجود در وبسایت های [IntechOpen](https://www.intechopen.com/chapters/74602) و [STUME Journals](https://stumejournals.com/journals/ms/2022/1/24) مراجعه کنید.