مقدمه :
فناوری نانو به دلیل تاثیر قابل توجه و توسعه روز افزون در زمینه های مختلف، دارای اهمیت ویژه ای است. در کنار مزایای غیر قابل انکار ابعاد نانو، مسئله زیست محیطی مرتبط با آن نیز از اهمیت زیادی برخوردار است . در این راستا یکی از مسائل مطرح در صنایع ساختمانی، افزایش کیفیت و دوام متریال های مورد استفاده نسبت به آلودگی های جوی و نیز محیطی می باشد.
در این پروژه به منظور تولید سرامیک نانو با خواص، ضد لکه، آسان تمیز شونده، بی نیاز از شستشو با استفاده از مواد جرم گیر و افزایش مقاومت دکور مطرح می باشد.
به جهت تولید چنین محصولی پیشنهاد می گردد از مواد و پوشش های آبگریز نانو مقیاس استفاده گردد.
نانو پوشش چیست؟
در تعریف پوشش‌ها گفتیم که آنها لایه‌هایی هستند با ضخامت کمتر از ماده‌ای که روی آن می‌نشینند. فکر می‌کنید وقتی پیشوند «نانو» را به «پوشش» اضافه کنیم چه تغییری در تعریف آن ایجاد میشود؟
در نگاه اول ممکن است با قرار دادن «نانو» در کنار «پوشش» به این نتیجه برسید که این لایه ضخامتی در حد چند نانو خواهد داشت که البته درست است ولی همیشه این‌گونه نیست. وضعیتی را در نظر بگیرید که در آن برای تولید پوشش، از مواد نانومتری و نانوذرات استفاده شود. در این صورت، اجزاء تشکیل‌دهنده این پوشش‌ها نانومتری هستند، ولی خود پوششِ ضخامتی بیش از 100 نانو ضخامت خواهد داشت.
انواع نانو پوشش‌ها:
با توجه به تعریف بالا، می‌توان نانو پوشش‌ها را به صورت زیرتقسیم‌بندی کرد:
یکی از مشکلات خوردن پفک، چسبیدن ذرات پفک به دست است که باعث میشود انگشتانی نارنجی داشته باشیم. (اما البته به سختی‌اش می‌ارزد!) چگونگی چسبیدن ذرات پفک مثل تولید پوشش با استفاده از ذرات ریز است. ذرات پفک به خاطر رطوبت به دست می‌چسبند (عامل چسباننده) و پوششی از ذرات پفک را ایجاد می‌کنند. همان‌طور که می‌دانید نانولوله‌ها، نانوپودرها، نانوسیم‌ها و... موادی نانومتری هستند. هر کدام از این مواد خصوصیات فوق‌العاده‌ای دارند. مثلاً نانولوله‌ها از خواص الکتریکی، استحکام مکانیکی و چند خاصیت ویژة دیگر برخوردارند. اگر ما با استفاده از عوامل چسباننده، نانوذرات را کنار هم روی سطح بچسبانیم، پوششی ایجاد خواهد شد که خواص آن مشابه خواص نانوذرات خواهد بود. البته مهم‌ترین عامل در این حالت، سطح آزاد بالای این نانوذرات است که باعث میشود به نحو بسیار مناسبی به همدیگر بچسبند.
برای درک این موضوع تصور کنید که چگونه ذرات نمک درون یک نمکدان به علت رطوبت موجود در هوا به همدیگر می‌چسبند و کلوخه‌ای می شوند. رطوبت عاملی است که سطح بیرونی ذرات ریز نمک را خیس می‌کند و باعث میشود سطح بیرونی دو ذره به همدیگر بچسبند. حتماً می‌دانید که یک کلوخه وقتی خرد میشود، سطح آزاد آن به چند برابر می‌رسد. از طرف دیگر، این سطح آزاد مکانی خواهد بود که در آن ذرات به سطح زیرین می‌چسبند.
چیدمان اتم‌های مواد درون سلول‌هایی به نام دانه در مواد بلوری (که اتم‌هایشان به صورت منظم کنار هم چیده شده‌اند)، راه دیگری برای تولید نانوپوشش‌هاست. مواد بلوری موادی هستند که اتم‌های تشکیل‌دهندة آنها به صورت منظم در جهت‌هایی خاص درون حوزه‌هایی مثل سلول‌های روی پوست دست قرار گرفته‌اند. برای تولید نانوپوشش با این خصوصیت، باید اندازه دانه‌های این پوشش‌ها را به حد 1 تا 100 نانومتر درآورد، یعنی باید دانه‌ها را که داخل هر کدام از آنها اتم‌ها در جهت خاصی چیده شده‌اند) ریز کرد. استفاده از دانه‌هایی با اندازة 1 تا 100 نانومتر، پوشش تولیدی را به عنوان پوشش نانوساختار مطرح می‌کند.
اصطلاح «لایه نازک» یا «فیلم نازک» را شاید شنیده باشید، ولی آیا می‌دانید منظور از لایه نازک چیست؟ چرا می‌گوییم نازک؟ و نازکی این لایه‌ها در چه حدی است؟
تصویری از یک لایه نازک اکسید آلومینیوم که روی یک زمینه سیلیکونی نشانده شده است.
همان‌طور که حدس زده‌اید، لایه نازک، ضخامت خیلی کمی دارد، اما لایه‌های نازکی نانوپوشش به شمار می‌روند که ضخامت آنها در محدوده 1 تا 100 نانومتر باشد. چنین لایه‌هایی کاربردهای فراوانی دارند. مثلاً می‌خواهیم آینه‌ای داشته باشیم که فقط طول موج 620 نانومتر یعنی قرمز را منعکس کند و بقیه امواج را از خود عبور دهد.
چنین کاری با نشاندن یک لایه نازک مناسب که دارای این خاصیت باشد امکان‌پذیر است. در این فرآیند معمولاً از دو ماده استفاده می‌کنیم: اولی زیرلایه و دومی پوشش است که با روش‌هایی مثل تبخیر و رسوب‌دهی «لایه‌نشانی» می‌شوند. تعداد لایه‌های نشانده شده بستگی دارد به اینکه بخواهیم آینه چه ضریبی از موج را منعکس کند. هر چه تعداد لایه‌ها بیشتر باشد، امواج بیشتری منعکس می‌شوند، ولی اگر این تعداد از مقدار معینی بیشتر شود، لایه‌ها دیگر به هم نمی‌چسبند.
ما در طبیعت هم مثال‌هایی از لایه نازک داریم. اگر گفتید کجا؟ با کمی فکر کردن حتماً متوجه خواهید شد. (راهنمایی: یادی از نفتکش‌ها کنید!) وقتی نفت در دریا نشت می‌کند سریع‌ترین کاری که باید انجام شود، پاک‌سازی دریاست. ولی از کجا متوجه می‌شوند که نفت در کدام قسمت سطح دریا پراکنده شده است؟ رنگ آن قسمت از دریا تغییر می‌کند. در حقیقت، به رنگ سبز درمی‌آید. یک لایه از نفت روی سطح دریا مثل یک لایه نازک عمل می‌کند. این لایه نازک فقط طول موج 530 نانومتر (سبز) را باز می‌تاباند. مثال دیگر حباب صابون است. حباب صابون لایه‌ای نازک از آب و مواد شوینده است که داخل آن را هوا پر کرده است. (سخن یک آدم بزرگ: انسان هیچ‌وقت چیزی را از خودش ابداع نمی‌کند، بلکه همیشه از طبیعت الهام می‌گیرد)
پس دیدیم که نانوپوشش‌ها به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند:
- نانوذرات چسبانده‌شده روی یک زمینه
- روکش‌های بلوری با ساختار نانومتری
- لایه‌های نازک
سنجش کیفیت محصول :
در اولویت اولیه نمایش آبگریزی ترکیب مورد اهمیت است، البته در این خصوص اطمینان از عدم رهاسازی مواد به کار رفته به عنوان نانو ماده موثر بر روی سطح کار، جهت اثبات کیفیت نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. چرا که در اثر رهایش نه تنها پایداری نانو ماده از بین رفته و در نتیجه ویژگی پیشرفته ضد لک بودن به مرور زمان و در اثر شستشوی مکرر از بین خواهد رفت.
در این مورد باید به استانداردهای مربوط به تست خواص پوشش های نانو، در حوزه داخلی و بین اللملی استناد شود؛ لذا تست متدهایی بر اساس این استاندارد ها برای آزمایش بر روی سطح پوشش داده شده با مواد نانو تهیه می گردد. پس از تعیین تست متد ها باید آزمایش هایی مربوط به اندازه گیری میزان زاویه تماس، مقدار مقاومت سطح نسب به مواد شوینده و نیز در برابر سایش (بار ترافیکی) از سطح های مختلف پوشش داده شده با مواد نانو طراحی و انجام شود.
جهت تدوین این روش آزمایش و اجرای آن بر روی سطوح مختلف، استفاده از خدمات پژوهشکده های رنگ و پوشش توصیه می گردد.
مقدار پوشش دهی محلول های نانو :
مقدار محلول مورد نیاز برای پوشش دهی هر متر مربع به طور متوسط تقریباً 40سی سی می باشد.
مدت زمان نگهداری محلول های نانو
مواد اولیه محلول نانو جهت پوشش دهی دارای دوام 11 ماهه می باشد و پس از ساخت محلول ، ترکیب نهایی دارای دوام 2 ماهه می باشد و پس از این زمان ذرات محلول شروع به درشت شدن می کنند و خواص حاصله کاهش می یابد .