1.5.2. Для строительных материалов

Нанотехнологии нашли применение в самой материалоёмкой области производства - строительном конструкционном материаловедении и, в частности, в нанотехнологий минеральных вяжущих веществ.

Одним из широко применяемых приёмов нанотехнологий в производстве бетонов, строительных растворов и паст на основе минеральных вяжущих материалов является применение различных модифицирующих добавок, особенно поверхностно-активных веществ [ 22 ]. С известковыми растворами оказываются совместимыми органические вещества - белки, которые увеличивают прочность и долговечность строительного раствора, что приводит к созданию соединений структур, которых нет в природе. Необожжённый феррогипс используется при получении фосфогипсобетона - наноразмерного материала, который исключает в изделиях деструктивные процессы на наноуровне. Решаются сразу две проблемы: использование фосфогипсовых отходов, позволяющее утилизировать отходы в их естественном состоянии и повышение прочности строительных элементов. Изменяя условия гидратации повышением температуры, изменением кислотности среды и модифицированием можно влиять на размер кристаллов новообразований, их морфологию и количество составляющих в период твердения фосфогипсовой композиции. Эти процессы управляются технологическими приёмами, что позволяет на наноуровне создавать материалы с необходимыми свойствами: повышать прочность, водостойкость, коррозионную стойкость и долговечность фосфогипсобетона. Нанотехнологии приводят к получению водостойких гипсовых вяжущих и высокоэффективных водоустойчивых гипсобетонов, способных заменить энергоёмкий портландцемент для малоэтажного жилого и производственного строительства. Доля изделий из гипса возросла в общем объёме производства стройматериалов для жилищно-гражданского строительства в США в последние годы втрое, а в Японии - вдвое на основании превосходных экологических свойств гипса и роста цен на топливо [ 22 ].

Заслуживают внимания нанотехнологии, позволяющие создавать лакокрасочные материалы на основе фуллеренов [ 23 ], которые образуют самоочищающиеся покрытия. Самоочищение основано на свойстве фуллеренов генерировать на поверхности свободные радикалы под воздействием ультрафиолетовой части спектра солнечных лучей. Свободные радикалы окисляют до воды и углекислого газа органические соединения, уничтожая микроорганизмы. В городской пыли именно органические соединения предопределяют прилипание грязи. Впервые такая фотокаталитическая активность была обнаружена на наночастицах размером 10-15 нм диоксида титана. Производство самоочищающихся покрытий уже налажено в Германии [ 24 ]. С использованием таких частиц, которые будут сорбентами УФ-лучей, прозрачных для видимой части спектра, уже производят не только фасадные краски, но и лаки, которыми в тех же целях окрашивают оконные стёкла. Наночастицы диоксида титана начали использовать и для защиты от биопоражающего воздействия солнечного света на изделия из древесины [ 25 ].

Разработан фотокаталитический очиститель и обеззараживатель воздуха, в котором под действием УФ-лампы на поверхности катализатора образуются свободные радикалы, разлагающие органические соединения и микроорганизмы, причём эффективность обеззараживания воздуха в 10—100 раз превышает таковую при традиционной обработке помещений УФ-лучами.

Актуальными являются вспучивающиеся (интумесцентные) лакокрасочные материалы, которые при пожаре превращаются в толстый слой негорючей пены с низкой теплопроводностью, замедляя процесс нагрева строительной конструкции и достижение времени потери её несущей способности [ 26 ]. В них вводятся фуллерены в количестве до 0,7%, что способствует сохранению адгезии к металлу [ 27 ].