纳米技术在建筑材料中的发展

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摘要：纳米技术正处于崛起的阶段，各类学科的思维交叉融合，而纳米微粒的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，使之具备了不同于传统材料的物理性质和化学特性。而且，这类性能融入建筑材料之后也发挥了不少的作用，推动了我国建筑产业的质量、节能以及环保等方面的发展。据此，本文就纳米技术的发展进行了阐述，并分析了近几年来，其在我国建筑材料中的应用，希望可以帮助建筑施工企业强化对纳米材料的应用水平。

关键字：纳米技术；建材；性能；功能

纳米技术不仅具有相当的理论研究价值，而且在当下和未来都具有广泛的应用前景，是最近十多年来最具发展和研究前景的技术之一。早在上个世纪的八十年代末，纳米科技的研发就受到了世界各国的重视，甚至有部分走在前沿的国家已经实现了对该项技术的应用。现阶段来看，纳米科技已经在不少的传统行业中得到了应用，例如：医疗、食品科技以及建筑材料等。其作为一项新兴科学，对建材的影响较大，不仅提高建筑工程的质量水平，更使得建筑的功能性和适用性得到了强化。同时，纳米技术的应用对我国建筑行业而言也具有相当重要的意义，尤其是通过高新技术的优势来拓展国外市场。

一、纳米技术的发展及其现状

距离最初概念的提出，纳米技术已经有40多年的发展，但是其仍旧还有许多的发展空间，可以发展出更多的功能和应用方向。从纳米材料的内涵和特点来看，其发展大致可以划分为三个阶段。第一阶段（1990年以前）。这一阶段主要是进行理论探索和研究，并且尝试利用各种手来制造出具有纳米颗粒的粉体，甚至是块体（包括薄膜）。并将制造的方法进行评估和总结，对其特性进行归纳和分析。研究的对象一般局限在单一材料和单相材料，国际上通常把这类纳米材料称纳米晶或纳米相材料。第二阶段（1990~1994年）。这一阶段是人们对该技术应用的理论提升阶段，通过其他学科的融合，纳米材料在物理和化学之中的性能特点已经得到了一定的发掘，并且应用到复合型的材料设计之中。同时，这种粒子复合、块体复合以及复合材料的合成物都该项技术在这一阶段的研究重点方向。第三阶段（从1994年到现在）。这一阶段的技术研究和应用已经有了不断的拓展，也受到了来自于民众的关注，国际上更是掀起了一股发展高潮。若是对第一阶段和第二阶段进行总结，前两个阶段的研究还存在一定的盲目性，在这一阶段已经具有明确的方向，技术上也可以满足人们的操作意愿，来进行设计、组装、创造新的体系，并且使之具有人们所希望的特性。

二、纳米技术在建筑材料中的应用

（一）纳米水泥的应用

普通的水泥混凝土往往会具有较大的刚性，而缺乏柔性，这也使得水泥存在固有缺陷难以解决，往往会在今后的施工过程中出现开裂及其他破坏问题。而纳米技术的应用者有效的对该类问题进行了解决。因为在应用了纳米技术之后，混凝土的强度、硬度、抗老化性以及耐腐蚀等性能得到了有效的强化，同时还可以对电磁波和声音进行有效的吸收，满足了建筑物对隔音效果的要求。同时，这类材料也应用到一些特殊建筑使用当中。

（二）纳米玻璃的应用

普通的玻璃往往自动的吸附空气之中的各类有机物，从而是玻璃表明形成一种难以清洗干净的有机污垢。同时还存在其他的不足之处，影响玻璃的透视度。例如：玻璃容易产生水雾，从而使得可见度受到极大的限制。然而，通过利用Ti02来对平板玻璃正反两面进行薄膜的镀制处理，则可以有效的决解这类缺陷所造的影响。除此之外，Ti02作为光催化剂在阳光的作用下，还能够对甲醛和氨气等有害物质进行分解和消除。同时，这类措施的应用也可以更好的提高的玻璃在透光性和机构强度等方面的效果。这种玻璃的应用极大的减小了屏幕玻璃、大度玻璃、住宅玻璃等领域的人工清洗困难，节约了清洗的人工或机械成本。

（三）纳米技术在陶瓷材料中的应用

由于陶瓷具有很强的耐高温性和抗腐蚀性，而且还具备相当的观赏性，因此得到建筑产业的广泛青睐，尤其是在进行墙体和地面的装饰时。然而，陶瓷却及其容易发生脆性损坏，这也造成了该类材料的应用范围受到了极大的限制。将纳米技术融入到陶瓷材料的开发和研制之后，却使得该类材料具有比过去更高的可塑性，甚至可以吸收一定的外来能量。甚至有部分研究生独创性的将金属碳纤维加入到陶瓷材料之中，极大的提升陶瓷的强度，同时具有极其优秀的抗烧烛性，故而这类材料也被应用火箭喷气口的制作。用纳米级SiC、Si3N、ZnO、Si02、Ti02以及A1203等粒子所制成的陶瓷材料，具有比以往更加高的硬度和韧性，即使是在较大的温差之下也能够保持原有的形态，不会参数破损，具有相当广泛的应用范围和前景。

（四）纳米技术在防护材料中的应用

目前的比较常用的防水材料是通过在胶料中加入炭黑等物质来形成，这种材料虽然制作简单，价格便宜，但是却没有较长的使用寿命，极易在使用过程中发生的腐蚀和老化，给居民生活带来了极大的不便。因此，建筑材料的研究者们也髙希望可以研制出具有强、耐腐烛、抗老化性能的防水材料。在通过不断的研究和技术融合之后，纳米级的防水材料得以被研发出来，这种材料最早被北京建筑科学研究院所发现，具有较强的耐腐蚀和耐老化性能。这种纳米材料所制造的防水卷材，拥有一定的强度和韧性，更比传统材料表现出了更高抗老化性和光热稳定性等，从而得到建筑工程的广泛运用。

（五）纳米保温材料

近几年来，我国逐步强化了对节能减排的要求。在建筑施工的过程中，也越发注重对建筑保温性和环保性的标准，尤其是针对目前我国大范围采用的传统保温隔热材料。因为诸如：聚氨酯、石棉等传统隔热保温材料会在使用过程中产生不少对人体有害的物质，甚至是人体癌症的主要诱因，同时也是大气污染的主要来源，这是我国建筑产业要尽快改善的部分。然而，纳米建筑材料的应用却有效避免了这部分的危害，例如：无机硅酸盐为主要原材料的纳米材料。该材料是经髙过高温和压才形成的一种纳米级功能性材料，具有良好的保温隔热性，但是同时有具有稳定的化学性质，不会产生对人体损害的物质，是我国目前比较倡导的一种绿色环保保温材料。

三、结束语

目前，纳米技术的研究已经是世界各国的重要项目。纳米技术在自身不断发展的同时也对许多传统行业产生了不少的改进。从建筑行业来看，纳米建筑材料的应用必然会产生不小的推进作用，尤其是能耗优化、质量提升以及环保等多个方面。这样一来，建筑材料中纳米技术的应用水平便觉得该企业的竞争力水平，对于我国的建筑企业而言，正是走入世界舞台的重要助力，具有十分重要的现实意义。

作者:赵宇晗 单位:辽宁建筑职业学院

参考文献:

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