دانلود پایان نامه کاربرد فناوری نانو در مهندسی عمران
توضیحات محصول
دانلود پایان نامه کاربرد فناوری نانو در مهندسی عمران
60 صفحه WORD
فهرست
فناوري نانو چيست؟ ——————————————————————-3
مقياس نانو ————————————————————-3
کاربرد فناوری نانو در مهندسی عمران(آسفالت)——————————-4
کاربرد فناوری نانو در صنعت ساختمان ————————————–9
استفاده از فناوري نانو براي پيشگيري از ريزش پل‌ها ————————–12
انقلاب فناوري‌نانو در معماري———————————————14
فناوري نانو در تصفيه آب————————————————-19
استفاده از فناوري نانو در ساخت سيمان ————————————38
نانو تكنولوژي براي سيمان در حجم زياد————————————41
كاربرد مواد نانو در صنعت بتن———————————————47
كاربرد فناوري نانو در زلزله———————————————–52
خلاصه فایل
فناوری نانو چیست؟
فناوري‌نانو واژه‌اي است كلي كه به تمام فناوري‌هاي پيشرفته در عرصه كار با مقياس نانو اطلاق مي‌شود. معمولاًمنظور از مقياس نانوابعادي در حدود 1nm تا 100nm مي‌باشد. (1 نانومتر يک ميليارديم متر است).اولين جرقه فناوري نانو (البته در آن زمان هنوز به اين نام شناخته نشده بود) در سال 1959 زده شد. در اين سال ريچارد فاينمن طي يك سخنراني با عنوان «فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد» ايده فناوري نانو را مطرح ساخت. وي اين نظريه را ارائه داد كه در آينده‌اي نزديك مي‌توانيم مولكول‌ها و اتم‌ها را به صورت مسقيم دستكاري كنيم.
مقياس نانو
سازمان بين‌المللي استانداردها يك متر را بدين گونه تعريف كرده است:
طولي كه توسط نور در خلأ در بازه زماني 29979457/1 ثانيه طي مي‌شود، يك متر مي‌باشد ويك نانومتر 10-9متر مي‌باشد.با ايجاد ارتباط ميان اندازه اتم‌ها و مقياس نانو مي‌توان يك نانومتر را راحت‌ترتصوركرد. يك نانومتر برابر قطر 10 اتم هيدروژن و يا 5 اتم سيلسيم مي‌باشد. درك اين موضوع…
انقلاب فناوري‌نانو در معماري
دانشجويان دانشگاه ايالتي بال با همكاري موسسه فناوري ايلينويز ساختمان‌هايي را طراحي مي‌كنند كه در آنها از نانومواد استفاده مي‌شود. انتظار مي‌رود اين ساختمان‌ها در طي 20 سال آينده به طور انبوه ساخته شوند.
اين ساختمان‌ها در برگيرنده قطعات مبتني بر ساختار نانولوله‌هاي كربني، روشنايي مبتني بر نقاط كوانتومي و نانوسنسورهايي است كه به همراه هم ساختمان‌هايي مستحكم‌تر، هوشمندتر و حساس‌تر نسبت به محيط را ايجاد خواهند كرد.
در پروژه اين دانشجويان قطعات مبتني بر نانولوله‌ها، ساخت ديوارهاي شفا ف و مقاوم در برابر فشار، بدون نياز به ستون و حايل را ممكن مي‌سازند.
با استفاده از نقاط كوانتومي مي‌توان ديوارها و سقف‌هاي روشن يا با رنگ متغير از طريق زدن يك كليد، ساخت.
نانوسنسورها در عناصر ساختمان محيط هوشمندي را ايجاد مي‌كند كه درآن ساختمان‌ها دائما با محيط خود منطبق مي‌شوند.
لازم به ذكر است كه اين دانشجويان در پروژه خود ملاحظات اجتماعي و محيطي ناشي از فناوري‌نانو را نيز مدنظر قرار داده‌اند.
فناوري نانو در تصفيه آب
اين گزارش مروري بر انواع کاربردهاي فناوري‌نانو در تصفيه آب است و براي نشان دادن هر يک از آنها، به مثال‌هاي ويژه‌اي از نوآوري‌هاي فناوري‌نانو اشاره مي‌شود. بايد توجه داشت که در حوزه فناوري‌نانو محصولات و روش‌هاي بسيار ديگري توسعه يافته، يا مي‌توانند موجود باشند و اينکه بسياري از اطلاعات موجود درباره اين مثال‌ها مبتني بر اطلاعاتي است که توليدکنندگان منتشر کرده‌اند. از آن جايي که اين محصولات هنوز در بازار موجود نبوده، يا مدت زيادي از حضورشان در بازار نمي‌گذرد، مطالعات پراکنده‌اي نسبت به عملکرد آنها در حال انجام است. اين متن به اطلاعات موجود درباره خطرات ناشي از اين فناوري براي سلامت بشر يا محيط‌زيست اشاره ندارد؛ چرا که اين موضوع نيازمند بحث جداگانه‌اي است.
- فناوري‌نانولوله‌هاي کربني
1-1. غشاهاي نانولولهاي
نانولوله‌هاي کربني مي‌توانند براي تشکيل غشاهايي با تخلخل نانومتري و داراي قابليت جداسازي آلودگي‌ها، به طور يکنواخت هم‌راستا شوند. تخلخل‌هاي نانومتري نانولوله‌ها اين فيلترها را از ديگر فناوري‌هاي فيلتراسيون بسيار انتخاب‌پذيرتر نموده است. همچنين نانولوله‌هاي کربني داراي سطح ويژه بسيار بالا، نفوذپذيري زياد و پايداري حرارتي و مکانيکي خوبي هستند. اگر چه چندين روش براي سنتز نانولوله‌هاي کربني استفاده شده است، غشاهاي نانولولهاي مي‌توانند به وسيله پوشش‌دهي يک ويفر سيليکوني با نانوذرات فلزي به عنوان کاتاليست، که موجب رشد عمودي و فشردگي بسيار زياد نانولوله‌هاي کربني مي‌شود، سنتز شوند و پس از آن براي افزايش پايداري، فضاي…
توضيحات تکميلي
آزمايشگاه‌هاي سلدن، سيستم توليدي را براي توليد نانوغربال‌ها توسعه داده‌اند؛ اين سيستم داراي صرفه اقتصادي، ظرفيت توليد 276 متر مربع بر ماه است که هر متر مربع براي 396 فيلتر کافي است. در حال حاضر پزشکان آفريقايي نمونه‌اي از water stick را مورد استفاده قرار داده‌اند.
- روش‌هاي ديگر نانوفيلتراسيون
2-1. فيلتر آلوميناي نانوليفي
شرکت Argonide فناوري جاذب‌هاي نانوليفي را به صورت کارتريج فيلترهاي نانوسرام عرضه کرده است. اين جاذب‌ها از نانوالياف آلومينا با بار مثبت روي زيرلايه شيشه‌اي تشکيل شده‌اند. نانوالياف آلومينا سطح بيشتري نسبت به الياف متداول داشته و بار مثبت بالايي دارند که باعث جذب سريع‌تر آلودگيهاي باردار منفي از قبيل ويروس‌ها، باکتري‌ها و کلوئيدهاي آلي و غيرآلي مي‌شود.
حذف آلودگي‌ها
فيلترهاي نانوسرام بيش از 99/99 درصد ويروس‌ها، باکتري‌ها، انگل‌ها، ترکيبات آلي طبيعي، DNA و کدري را حذف مي‌کند، همچنين داراي قابليت جذب 9/99 درصد از نمک‌ها، مواد راديواکتيو و فلزات سنگين از قبيل کروم، آرسنيک و سرب را هستند، حتي اگر ذرات، نانومقياس و…
-6. نانوکامپوزيت‌هاي پلي‌پيرون- نانولوله‌کربني
آزمايشگاه ملي پاسيفيک نورث وست يک غشاي نانوکامپوزيتي شامل لايه نازکي از يک پليمر جاذب موسوم به پلي‌پيرون را روي ماتريسي از نانولوله‌هاي کربني که سطح مخصوص و پايداري غشا را افزايش مي‌دهند، توسعه داده است. برخلاف جاذب‌هاي ديگر که به احياي شيميايي نياز دارند اين غشاها مي‌توانند به طور الکتريکي احيا مي‌شوند.
حذف آلودگي‌ها
غشاهاي پلي‌پيرون داراي نانولوله کربني با بار مثبت است و مي‌توان پرکلرات‌ها، سزيم، کروم و ديگر آلودگيهاي باردار منفي را حذف کند. همچنين غشاهاي نانوکامپوزيتي مي‌توانند براي حذف نمک طراحي شوند. از آنجا که پلي‌پيرون مي‌تواند به طور منفي باردار شود، بنابراين اين غشاء ذرات باردار مثبت از قبيل کلسيم و منيزيم را حذف مي‌کند.
مقدار تصفيه آب
غشاهاي نانوکامپوزيتي پلي‌پيرون- نانولوله‌کربني قابل استفاهه مجدد هستند آزمايش‌ها نشان مي‌دهد که اين غشاها بعد از صد دوره استفاده بسيار کم بازدهي خود را از دست مي‌دهند. همچنين به خاطر خواص انتقال جرم سريع نانولوله‌هاي کربني شدت جريان بالايي دارند.
هزينه
انتظار مي‌رود که غشاهاي پلي‌پيرون- نانولوله کربني در استفاده طولاني مدت، نسبتاً کم هزينه باشند؛ چرا که آنها مي‌توانند بدون از دست دادن قابل توجه ظرفيت جذب، احيا شده، استفاده شوند. اين غشاها هزينه‌هاي مرتبط با خريد و ذخيره‌سازي مواد شيميايي احياکننده و تعليم کاربران را ندارند. علاوه بر اين، انتظار مي‌رود که هزينه نانولوله‌هاي کربني در پنج سال آينده بين ده تا صد برابر کاهش يابد.
روش مصرف
اين غشاها آلودگيهاي ثانويه خطرناک توليد نمي‌کنند. با بکارگيري جريان الکتريکي، بار پليمر خنثي شده و آلودگيهاي جذب شده، از غشا آزاد مي‌شوند. با حذف آلودگي‌ها، پليمر مي‌تواند دوباره باردار شده و مجدداً استفاده شود.
- زئوليت
4-1. زئوليت‌هاي طبيعي، مصنوعي، زغال‌سنگ و ترکيبي
زئوليت‌ها مواد جاذب با ساختار شبکه‌اي جهت تشکيل تخلخل‌ها هستند. آنها مي‌توانند از منابع طبيعي به دست آمده و يا سنتز شوند. زئوليت‌هاي مصنوعي معمولاً از محلول‌هاي سيليکون-آلومينيوم يا زغال‌سنگ ساخته شده و به عنوان جاذب يا ابزار تعويض يوني در کارتريج يا فيلترهاي ستوني…
نانو تكنولوژي براي سيمان در حجم زياد
نانوسم (NANOCEM) يك تحقيق جديد شبكه اروپاست كه بر روي مراحل توسعه اصول فني نانو (مقياس يك بيليوني) در مواد سيماني متمركز شده است.
نانوسم (nanocem) يك تحقيق جديد شبكه اروپاست كه بر روي مراحل توسعه اصول فني نانو (مقياس يك بيليوني) در مواد سيماني متمركز شده است.
بستهاي سيمان پورتلند ، اجزا اوليه فعال بتن هستند كه در بيشتر ساختمانهاي مدرن استفاده مي شوند . ديگر تشكيل دهنده هاي بتن ، آب و مصالح دانه اي ريز و درشت (مانند شن و سنگ) هستند.
بستها از جوش سيمان پورتلند با زمينه كمي از سولفات كلسيم ساخته شده اند و به طور متداول شامل پودرهاي ريز معدني مثل سنگ آهك ، پوزولان (معمولا خاكسترهاي آتش فشاني) ، خاكستر بادي (معمولا از زغال سوخته گياهان پر قدرت) و سرباره دانه اي كوره بلند ، هستند.
چنين گردهمايي به عنوان مواد سيماني تكميلي تلقي مي شوند زيرا آنها براي جايگزين شدن به جاي بيشتر چسب سيمانهاي گران استفاده مي شوند. مواد افزودني شيميايي مانند افزودني ها كاهنده آب ، فوق روان كننده ها (خمير كننده ها) ، كندگير كننده ها ، تند گير كننده هاي…