Нанотехнологии в строительстве

Архитекторы любят экспериментировать с материалами. Как только новинка выходит из стен лаборатории, ее тут же используют в строительстве. Белоснежный бетон, самоочищающееся стекло, углестеклопластик – сооружения из этих материалов уже стоят в наших городах.

Ослепительную белизну церкви Dives in Misericordia в Риме обеспечивают наночастицы диоксида титана

Туристов, посещающих Рим, наряду с известнейшими старинными памятниками архитектуры привлекает необычное здание в духе постмодернизма – церковь Dives in Misericordia («Щедрый в милосердии»).

Это белое сооружение из сборного железобетона и стекла состоит из трех изогнутых конструкций, напоминающих раковины или лепестки цветка. Церковь возведена в 2003 г. по проекту американского дизайнера Ричарда Мейера, а осуществить его замысел помогла итальянская компания Centro Technico di Gruppo. Проект церкви требовал особых технологий: ее стены должны быть белоснежными и как можно дольше сохранять свою чистоту. Для решения этих задач специалисты компании выбрали цемент, изготовленный ими по новой технологии TX Active®: в его состав входят наночастицы диоксида титана (TiO2).

Благодаря фотокатализу поверхность из такого цемента может сама собой очищаться. Происходит это так: когда солнечные лучи касаются стен здания, диоксид титана, входящий в их состав, действует как катализатор и ускоряет химическую реакцию. Загрязнения самой различной природы – бактерии, споры бактерий, плесень, которыми покрыты стены любого здания, – просто разлагаются на воду, кислород и соли в присутствии катализатора.

Кроме того, цемент с наночастицами сам себя моет. Известно, что практически любая твердая поверхность отталкивает воду. Степень отталкивания зависит от угла между краем капли и твердым телом. Обычно угол смачиваемости равен порядка 80 градусов. После того как солнечные лучи попадают, например, на бетонную стену дома, в состав которой входит диоксид титана, угол уменьшается до 0 градусов. В это время поверхность становится восприимчивой к смачиванию – гидрофильной, т.е. вместо образования капель вода равномерно по ней растекается.

В течение последующих 1–2 дней гидрофильность сохраняется, а затем угол смачиваемости начинает постепенно увеличиваться, пока не достигнет снова 80 градусов. Поверхность становится водоотталкивающей, а накопившаяся за это время вода скатывается с нее, увлекая за собой частички грязи.
Церковь, построенная из белого бетона и стекла, буквально «светится», что особенно заметно на фоне окружающих ее жилых построек 1970-х гг. Новые строительные материалы помогли воплотить в жизнь замысел Ричарда Мейера, считающего, что «свет является средством, с помощью которого мы способны испытывать то, что называется божественным».

Памятник жертвам холокоста в Берлине не покроет плесень, потому что он построен из бетонных плит с наночастицами диоксида титана

Самоочищающийся вид цемента с диоксидом титана использовали и при строительстве памятника жертвам холокоста в Берлине в 2005 г. – множество бетонных прямоугольных плит в центре города.

Стеклянный купол Национального театра в Пекине покрыт самоочищающейся пленкой

Еще один экспериментальный проект – Большой национальный театр в Пекине. Его автор – француз Поль Андрё. Под сферической оболочкой из стекла и бетона расположены три самостоятельные площадки – оперный и концертный залы, театр. Здесь же находятся многочисленные выставочные павильоны, рестораны и магазины.

Архитектор Андрё назвал свое детище «Городом театров». Сооружение находится посреди искусственного озера, поэтому местные жители назвали театр «Яйцом» из-за формы купола и отражения в воде. Стеклянная поверхность купола всегда прозрачна, т.к. покрыта тонкой пленкой из катализатора TiO2, благодаря которому под действием фотокатализа купол самоочищается. Через панели многослойного теплоизолирующего стекла можно наблюдать происходящее внутри.

Прозрачные поручни углестеклопластикового моста в центре Сочи включают наноалмазы, а покрытие – углеродные волокна

Новые стройматериалы испытывают и в России. К примеру, в Сочи, как подарок к будущей Олимпиаде, построили мост из углепластика. Он особенно красив вечером, когда включена подсветка. Мост городу подарила компания ООО «НТИЦ АпАТэК-Дубна», которая производит конструкции из композитных материалов – углестеклопластика с добавками углеродных волокон, трубок, наномеди. В прозрачных поручнях моста есть включения наноалмазов, его износостойкое покрытие содержит углеродные волокна и нанокарбиды, а в состав материалов основного каркаса входят нанотрубки и медь. Медные нанопорошки придают им огнестойкость, углеродные трубки уменьшают деформацию, возникающую при остывании материала. Чего в этом мосте нет, так это железа, поэтому он не заржавеет. Конструкция из углестеклопластика такая легкая, что ее смонтировали за 20 минут.
Обычные граждане тоже приобщаются к миру новейших наноматериалов. Пример показали пермяки – сотрудники компании «Пеноситал», выпускающей теплоизоляционный материал – пеностекло. Они утепляют им свои дома, гаражи, дачи. В отличие от пеностекла марки Foamglas корпорации Pittsburgh corning Europe, которым утеплены кровли Большого Кремлевского дворца, спорткомплекса «Олимпийский» и стадиона «Лужники», отечественное пеностекло делают из стеклобоя – выгодно и экологично. Его смешивают с реагентами, измельчают до наноразмеров и нагревают, в результате чего на поверхности вспененного полуфабриката образуется пленка толщиной 100–120 нм, это придает материалу особую прочность. Стекло ко всему прочему еще и «дышит», как дерево, поэтому им можно утеплять стены и фасады домов.

Мария Морозова  

Журнал "Российские нанотехнологии" № 1-2 2010 год.

Итак, подведем итоги, какие уже строительные термины  с приставкой "нано" мы встречали в этой статье и раньше:

нанобетон, наностекло, наноалмазы, а также... нанокирпичи, наноштукатурка, нанодороги, нано-ненано дома....