«

»

Protectia suprafetelor din beton

Share

Influenta parametrilor nanometrici asupra performantelor globale macroscopice ale produselor peliculogene cu efect de autocuratare

Proprietatile, complet noi, revelate la scara nanometrica, ale materialelor deschid un spectru larg de aplicatii ale nanomaterialelor in constructii, cu obiective de imbunatatire a confortului si calitatii habitatului.

Pentru a putea intelege mai bine noutatea pe care o reprezinta produsele peliculogene cu efect de autocuratare, in dispersie apoasa, prezentam cateva date referitoare la nanotehnologie si nanomateriale.

 

Nanomaterialele, boom pentru constructii, sunt definite ca fiind materiale noi, a caror structura elementara a fost adusa la scara nanometrica si care, prin utilizarea, inglobarea, manipularea acestor particule foarte mici de material, creeaza noi materiale la scara mare. Aduse la dimensiuni de ordinul a 100 nanometri, materialele incep sa prezinte proprietati radical imbuna­tatite, controlabile, si chiar proprietati complet noi.

Nanotehnologia reprezinta orice tehnologie care se bazeaza pe abilitatea de a construi structuri complexe respectand specificatii la nivel atomic, altfel spus, fabricarea unui produs cu o marime geometrica controlata in care cel putin un component functional are o marime a particulelor mai mica de 100 nano­metri (nm). Aceasta permite utilizarea efectelor chimice, fizice sau biologice care nu se produc decat peste parametrul crucial de 100 nm.

Se poate face o diferenta intre nanoparticule sub 100 nm in una, doua sau trei dimensiuni si nano­structuri construite intr-o matrita. Datorita raportului mare suprafata/ masa, materialele de dimensiuni nano au proprietati energetice speciale, proprietati care pot fi utilizate pentru o multitudine de efecte imposibil de atins cu produse conventionale.

Prin folosirea nanotehnologiilor s-au realizat urmatoarele:

• obtinerea de nanodispersii ale unor substante organice cu solubilitate scazuta precum: biocizi, colo­ranti, polimeri, conservanti, diversi ingredienti, substante tensioactive, pesticide, inalbitori etc; in acest fel nanodispersiile prezinta performante superioare solutiilor, emulsiilor si dispersiilor conventionale de particule;

• reducerea semnificativa a cantitatii de solventi organici utilizati;

• extinderea timpului de viata al ingredientilor activi;

• accelerarea descoperirii de noi produse chimice si largirea posibi­litatii de a proteja prin patente produsele importante.

Majoritatea estimarilor si prognozelor legate de dezvoltarea si potentialul de piata al nanotehnologiei indica nanomaterialele ca fiind sectorul catalizator major si cu cele mai raspandite aplicatii.

Numai in UE, industria constructiilor este o afacere de 350 de miliarde euro, ocupand 10% din forta de munca. La o asemenea dimensiune, constructiile reprezinta una dintre industriile vizate cu prioritate de revolutia nanotehnologica, dupa ce aceste tehnologii au fost utilizate initial in domeniul informational, al medicinei, medicamentelor.

Industria vopselelor incepe, deja, sa beneficieze de solutii inovative provenite din cercetari in nanomateriale. Duritatea, rezistenta mecanica, superplasticitatea, afinitatea chimica, respingerea particulelor de murdarie si capacitatea de autocuratare, capacitatea de autoreparare si chiar un efect de izolare termica, sunt numai cateva dintre proprietatile vizate pentru constructiile moderne pe baza acestor noi tehnologii.

Este interesant ca fiecare dintre aceste proprietati, benefice din punct de vedere structural si al confortului, contribuie, mai mult sau mai putin direct, si la sustenabilitatea mediului. Doar cateva exemple: reducerea poluarii in procesele de productie si de curatare si cresterea timpului de viata prin rezistenta superioara.

Se estimeaza ca circa 30% din totalul vopselelor care se vor vinde in 2015 vor fi bazate pe nano­tehnologii.

 

MECANISMUL EFECTULUI DE AUTOCURATARE PRIN FOTOCATALIZA

Avand in vedere ca efectul de autocuratare al produselor peliculogene obtinute prin nanotehnologie se realizeaza prin fotocataliza, vom explica in continuare mecanismul de fotocataliza, ce este de fapt fotocataliza si caracteristicile fotoca­talizatorului, caracteristici care se transmit si produsului peliculogen.

Fotocataliza este procesul de descompunere al substantelor poluante organice care intra in contact cu suprafetele tratate in prezenta luminii, solare sau artificiale, si a aerului.

In prezenta aerului si luminii se activeaza pe suprafetele fotoca­talitice un proces de oxidare ce duce la transformarea si la descompunerea ulterioara a substantelor organice si anorganice (asimilabile tuturor pulberilor usoare), microbi, oxizi de azot, substante aromate policondensate, benzen, anhidrida sulfuroasa, monoxid de carbon, formaldehida, acetaldehida, metanol, etanol, benzen, benzen etilic, monoxid si bioxid de azot, produse care apar in mod uzual pe supra­fetele murdare, contribuind la apa­ritia aspectului urat si mirosului neplacut.

Ce este fotocataliza?

Cataliza este procesul in care o substanta participa la modificarea vitezei unei transformari chimice a reactantilor, fara ca, in final, sa fie alterata sau consumata. Aceasta substanta este cunoscuta ca fiind catalizatorul care determina creste­rea vitezei unei reactii, prin redu­cerea energiei de activare.

Fotocataliza este o reactie care foloseste lumina pentru a activa o substanta ce modifica viteza unei reactii chimice fara ca ea sa fie implicata.

Fotocatalizatorul este substanta care poate modifica viteza reactiei chimice, folosindu-se de iradierea luminoasa. Produsele peliculogene cu proprietati de autocuratare au in componenta un fotocatalizator nano special, dioxidul de titan.

In figura 2 este prezentat meca­nismul fotocatalizei, astfel: cand nano-fotocatalizatorul absoarbe radiatiile ultraviolete (UV) de la lumina soarelui sau de la surse de iluminat, va produce perechi de electroni excitati si spatii. Excesul de energie al acestui electron il conduce spre banda de conductie, creand astfel perechea: electron negativ (e-) si spatiu pozitiv (h+).

Acest stadiu se numeste starea „foto-excitata“ a semiconductorilor.

Diferenta de energie dintre banda de valenta si banda de conductie este numita „banda-libera“.

Spatiul pozitiv al dioxidului de titan desparte moleculele de apa pentru a forma hidrogen si radicalul hidroxil. Electronul negativ reactio­neaza cu moleculele de oxigen pentru a forma super oxidul anion.

Ciclul continua cat timp lumina este valabila.

Cand suprafata peliculei cu fotocatalizator nano este expusa la lumina, unghiul de contact al suprafetei fotocatalizatoare cu apa este gradual redus. Dupa o expu­nere suficienta la lumina, suprafata devine supra-hidrofilica. Cu alte cuvinte, ea nu poate exista in forma de picatura ci se va intinde de-a lungul substratului. Natura hidrofilica a dioxidului de titan, cuplata cu gravitatea, permite particulelor de praf sa fie indepartate prin stropirea cu apa (ploaie), facand astfel ca si caracte­ristica principala de auto-curatare sa fie simpla si usoara.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 68 – martie 2011, pag. 46

 

Autor:
ing. Victoria Baciu, ing. Mirela Lazar – Institutul de Cercetari pentru Echipamente si Tehnologii in Constructii – ICECON SA



Daca v-a placut articolul de mai sus
abonati-va aici la newsletter-ul Revistei Constructiilor
pentru a primi, prin email, informatii de actualitate din aceeasi categorie!
Share

Permanent link to this article: http://www.revistaconstructiilor.eu/index.php/2011/03/11/protectia-suprafetelor-din-beton/

Lasă un răspuns

Adresa de email nu va fi publicata.