نقش تکنولوژی نانو ذرات در تولید و بهبود تایل گچی

همانطور که می‌دانید تایل‌های گچی در سقف کاذب به دلیل آسانی در نصب و قیمت مناسب نسبت به دیگر گزینه‌ها یکی از پرکاربرد ترین و پرمصرف ترین اجزای معماری داخلی محسوب می‌شوند. همچنین استفاده از تایل گچی در سقف به جای روش‌های سنتی، موجب کاهش وزن سقف بدون کاهش استحکام ساختمان میگردند. این سقف‌ها نقش موثری در زیبایی، آکوستیک محیط و پوشش قابل دسترس برای تاسیسات ایفا می‌کنند. البته این محصول نقاط ضعفی دارد که از جمله این نقاط ضعف می‌توان به ساختار کریستالی گچ که باعث شکنندگی، مقاومت مکانیکی پایین و حساسیت به رطوبت می شود، اشاره کرد که در طولانی مدت به کاهش دوام و کارایی تایل‌های گچی می‌انجامد. برای بهبود و حتی به ایده‌آل رساندن تایل گچی می‌توانیم از فناوری نانو ذرات برای اصلاح ریزساختارهای مواد اولیه پیش از فرآیند تولید در مقیاس نانومتری استفاده کنیم که باعث بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی تایل‌های گچی می‌شوند.

در این مقاله سعی کردیم نقش جامع مواد نانو را در افزایش مقاومت و بهبود تایل‌های گچی بررسی کنیم. انواع مواد نانویی را که در این حوزه کاربرد دارند، شرح دادیم و در قالب علمی به آن ها پرداختیم. امید است موارد به کار رفته در این مقاله در حوزه خرید تایل گچی کمک شایانی برای شما نیز باشد.

بررسی ساختار و محدودیت‌های تایل‌های گچی متداول

در طی مقاله‌ای دیگر، مواد اولیه تا فرایند تولید تایل گچی را بررسی کردیم که تایل گچی از چه مواد اولیه و چگونه تولید می‌شود. گچ پس از اختلاط با آب و سخت شدن، ساختاری متخلخل ایجاد می‌کند. این تخلخل‌ها عامل اصلی کاهش مقاومت فشاری و خمشی، جذب بالای رطوبت، ایجاد ترک های ریز و گسترش آن‌ها در طول زمان هستند. این مشکلات در یک سقف کاذب می‌توانند منجر به شکست زودهنگام، افت کیفیت ظاهری و افزایش هزینه‌های تعمیر و نگهداری شوند.

حال یکی از بهترین راه حل‌ها برای ارتقاء و بهبود این مشکلات، بهره گیری از فناوری نانو در مواد اولیه تایل گچی است که در ادامه ابتدا این فناوری را توضیح می‌دهیم و سپس به کاربرد آن در زمینه سقف کاذب و تایل گچی می‌پردازیم.

فناوری نانو ذرات؛ اصول، مبانی و تاثیرات آن در تایل گچی

در ابتدا و برای توضیح اجمالی، به ارائه تعریفی از فناوری نانو می‌پردازیم. فناوری نانو شاخه‌ای از علم و مهندسی است که به طراحی، تولید و کاربرد و کارکرد مواد در مقیاس نانومتری (۱ تا ۱۰۰ نانومتر) می‌پردازد. در این مقیاس، رفتار مواد به‌طور قابل‌توجهی با حالت توده‌ای (Bulk) آن‌ها متفاوت است. علت اصلی این تفاوت، افزایش نسبت سطح به حجم و غلبه اثرات کوانتومی و سطحی بر خواص شایع و شناخته شده ماده است.

حال می دانیم در اکثر مصالح ساختمانی، خصوصا گچ، ساختار درونی تشکیل شده از بلورهای میکرومتری و فضاهای خالی بسیار ریز است که این ساختار به خصوص و تخلخل‌ها عامل اصلی شکنندگی یا کاهش مقاومت مکانیکی و جذب رطوبت می‌باشد. فناوری نانو با پر کردن این فضاهای خالی در سطح نانومتری قادر است پیوندهای قوی تری میان اجزای تشکیل دهنده ایجاد کند.

از دیدگاه مهندسی مواد، نقش فناوری نانو در 3 محور اصلی خلاصه می شود:

1. اصلاح ریزساختار (Microstructure Modification)
2. بهبود پیوندهای بین ذره‌ای
3. افزایش خواص کاربردی و عملکردی بدون افزایش وزن یا ضخامت

کاربرد نانو ذرات در تایل گچی در سقف‌های کاذب، در نهایت سبب افزایش مقاومت فشاری، خمشی و ضربه‌ای می گردد و همچنین رفتار ماده دربرابر عوامل متغیر محیطی از جمله رطوبت، دما و فرسایش بهبود می‌یابد.

انواع مواد نانو ذرات مورد استفاده در تایل گچی و کاربرد ها:

نانومواد نقش مهمی در بهبود عملکرد تایل‌های گچی ایفا می‌کنند. استفاده از ذرات نانو مانند نانو سیلیس، نانو تیتانیوم، نانو لوله‌های کربنی و پوشش‌های پلیمری، باعث افزایش مقاومت مکانیکی، کاهش ترک‌خوردگی، خودتمیزشوندگی و مقاومت در برابر رطوبت می‌شود. این مواد با تقویت ساختار داخلی و اصلاح سطح، دوام و ایمنی سقف‌های کاذب را به طور چشمگیری ارتقا می‌دهند. در ادامه به بررسی هریک از این مواد نانو می‌پردازیم.

1. نانو سیلیس (Nano-Silica)

نانو سیلیس از ذرات بسیار ریز دی‌اکسید سیلیس با اندازه‌ای در مقیاس چند ده نانومتر تشکیل شده است. این ماده به دلیل سطح بسیار ویژه، واکنش پذیری قابل توجهی با ترکیبیات معدنی دارد.

سازوکار عملکرد در تایل گچی:

• نانو سیلیس در فضاهای خالی که ذکر کردیم نفوذ می‌کند و باعث “کاهش تخلخل ساختاری” می‌گردد.
• این ذرات با ایجاد پیوندهای شیمیایی و فیزیکی مستحکم‌تر، اتصال بین کریستال‌های گچ را تقویت می‌کنند.
• از تمرکز تنش در نقاط ضعیف جلوگیری کرده و مانع شروع یا گسترش ترک های ریز می شوند.

کاربرد در سقف کاذب:

• افزایش مقاومت فشاری تایل‌ها دربرابر وزن خود و تجهیزات سقفی دیگر
• کاهش شکست و ترک خوردگی در حمل و نقل و نصب
• افزایش دوام نهایی تایل ها در فضاهای پرتردد یا عمومی
• افزایش مقاومت ساختمان در برابر زلزله

2. نانو اکسید تیتانیوم (Nano-TiO₂)

نانو اکسید تیتانیوم یکی از پرکاربردترین نانومواد به دلیل پایداری شیمیایی و خواص فوتوکاتالیستی است.

سازوکار عملکرد در تایل گچی:

• این نانوذرات با جذب نور، واکنش‌های شیمیایی سطحی ایجاد می‌کنند که در نهایت منجر به تجزیه آلودگی ها و مواد آلی می گردد.
• سطح تایل را متراکم تر کرده و مقاومت آن را در برابر سایش و خراش سطحی افزایش می‌دهد.

کاربرد در سقف کاذب:

• ایجاد خاصیت خود تمیز شوندگی در تایل‌های گچی
• کاهش بسیار زیاد رشد قارچ‌ها، باکتری‌ها و دیگر ارگانیسم‌ها در محیط‌های مرطوب و سربسته مثل بیمارستان‌ها، مساجد و مدارس
• حفظ زیبایی ظاهری و رنگ سطح در مقیاس زمانی طولانی تر

3. نانو لوله‌های کربنی

نانو لوله‌های کربنی ساختارهایی استوانه ای با قطر نانومتری و مقاومت کششی بسیار بالا هستند.

سازوکار عملکرد در تایل گچی:

• این نانومواد مانند الیاف تقویت کننده در مقیاس نانو عمل می‌کنند.
• تنش‌های وارد شده به تایل را در سطح گسترده تری توزیع می‌کنند.
• مانع گسترش ترک‌های میکروسکپی شده و رفتار ترد و شکننده گچ را به رفتار شبه چکش خوار نزدیک می‌کنند.

کاربرد در سقف کاذب:

• افزایش مقاومت خمشی تایل‌ها دربرابر لرزش و ضربه
• کاهش قابل توجه خطر سقوط و یا شکست ناگهانی تایل‌ها
• افزایش ایمنی سازه‌های داخلی

4. نانوذرات پلیمری و پوشش‌های نانویی آب گریز در تایل گچی

نانوذرات پلیمری و پوشش‌های نانویی اصولا برای اصلاح خواص سطحی و کاهش جذب رطوبت به کار می‌روند.

سازوکار عملکرد در تایل گچی:

• این مواد با ایجاد لایه‌ای بسیار نازک و یکنواخت، منافذ سطح گچ را مسدود می‌کنند.
• بدون ایجاد تغییری محسوس در ظاهر یا وزن و ضخامت تایل، نفوذ آب یا بخار یا رطوبت هوا را به حداقل می‌رساند.

کاربرد در سقف کاذب:

• افزایش مقاومت تایل در محیط‌های مرطوب مانند سرویس بهداشتی، آشپزخانه ها و… یا مناطق با رطوبت هوای بالا (جنوب و شمال کشور)
• جلوگیری از تورم، تغییر شکل و افت مقاومت مکانیکی به مرور زمان
• افزایش نهایی طول عمر تایل‌های سقف کاذب

نتیجه گیری

در طی این مقاله سعی کردیم ابتدا نقاط ضعف سقف کاذب از نوع تایل گچی 60×60 را بشناسیم و متوجه شدیم با پیشرفت علم در حوزه نانوذرات برای هرکدام از ضعف‌های این متریال ساختمانی راه حلی بسیار عالی شکل گرفته است. فناوری نانو را در حد نیاز برای درک بهتر مطالب توضیح دادیم و فهمیدیم که نانوذرات با تغییر ساختار مواد در سطح نانومتری باعث ایجاد خواص کاربردی جدیدی در ماده قبلی می‌گردند. در ادامه چند مورد از پرکاردبردترین و جذاب ترین نانومواد مورد استفاده در این حوزه را معرفی و بررسی کردیم که چه تاثیرات و عملکردهایی دارند و بسته به نیاز مصرف‌کننده و شرایط محیطی می‌توانند بهبود چشمگیری در تایل‌های گچی ایجاد کنند.

امیدواریم این مطلب برای شما جذاب و خواندنی بوده باشد؛ اگر حس می کنید مطلبی جا مانده یا نیاز به پرداختن بیشتری دارد حتما در بخش نظرات این مطلب، ما را در جریان بگذارید.