معماری نانوتکنولوژی:
در قرن بیست و یکم نمیتوان تاثیر نانوتکنولوژی ها را چه در زندگی و چه در معماری نادیده گرفت.
نانومواد و نانوتکنولوژی:
در ابتدا بهتر است در مورد تعریف نانوتکنولوژی اطلاعات کسب کنیم. هر ماده ای که اندازه ذره ای کمتر از ۱۰۰ نانومتر در حداقل یک بعد داشته باشد، نانو ماده محسوب می شود.
نانوتکنولوژی، که شامل دستکاری ماده در سطح اتمی و مولکولی برای تولید مواد دیگر با خواص بسیار متنوع و جدید است، یک زمینه مطالعاتی در حال توسعه با پتانسیل بسیار زیاد در طیف وسیعی از صنایع از جمله ساخت‌وساز، الکترونیک، بهداشت و درمان و مصالح ساختمانی است. این پتانسیل را دارد که چندین زمینه تحقیق، توسعه و کاربردهای صنعتی را کاملاً متحول کند. معماری نیز از این قائده مستثنی نیست.
پیشرفت‌های اخیر در زمینه میکروسکوپ و دیگر فناوری‌ها این امکان را به ما میدهد که ذرات را تا یکصدم بیلیونیوم متر ادراک، کنترل و تغییرات باور نکردنی در مصالح و فرآیند ساخت و ساز ایجاد کنیم.
خلق پوشش‌هایی به ضخامت یک اتم متشکل از ابرمتریالهای انرژی‌زا که همچون لباس ساختمان را در بر خواهند گرفت، معماران را قادر میسازد ساختمانٔ‌هایی پیچیده با قوسهایی ظریف طراحی کنند که حمل کننده باطری‌های خورشیدی هستند و استودیوهای شخصی و تلفن های خورشیدی می‌توانند انرژی لباسهای ساختمان را برای شارژ باتری های خود در اختیار بگیرند. این نتیجه بی‌نظیر دست یافتنی است، زیرا ذرات رفتارهای متفاوتی در مقیاس نانو دارند. در فضایی که در آن قوانین کوانتوم حاکم است می توان رنگ، فرم و ظاهر اشیاء را بسیار ساده تر از مقیاس ماکرو تغییر داد. خواص بنیادین نظیر استحکام، نسبت سطح به جرم، رسانایی و الاستیسیته می توانند طوری طراحی شوند که مصالح متفاوت و مهیجی را خلق کنند.
نانومعماری (نانو فناوری + معماری = نانومعماری)
نانوتکنولوژی در پروژه های معماری:
بتن پرکاربردترین مصالح ساختمانی در صنعت ساختمان است. از آنجایی که بتن در ساختار ساختمان‌ها استفاده میشود، معماران علاقه زیادی به اصلاح کیفیت آن دارند. با ترکیب موادی مانند نانولوله‌های کربنی و نانو سیلیس میتوان خواص فیزیکی سازه‌ها مانند استحکام، خواص رسانایی و دوام را بهبود بخشید.
خوردگی بتن یکی از مشکلات جدی است. نانوتکنولوژی می‌تواند با ایجاد پوشش‌هایی که به عوامل خارجی واکنش نشان می‌دهند، درمان هوشمندانه‌ای برای خوردگی محصول بتن ارائه کند که میتوان آن را اصلاح کرد یا از آن جلوگیری کرد. مطالعات اخیر در مورد کاربرد مواد همه کاره، مانند نانولوله‌های کربنی و نانوذرات، نشان میدهد که این عناصر مقاومت فشاری و انعطاف‌پذیری نمونه‌های ملات سیمان را افزایش می‌دهند.
خواص معماری نانوتکنولوژی:
پتانسیل نانوساختارها برای ترمیم سطوح ساختاری آسیب دیده به تنهایی برای بخش ساخت و ساز بسیار سودمند است. نانوحسگرها در سازه‌ها برای کمک به پیش‌بینی مشکلات فعلی استفاده می‌شوند.
پارگی میکروکپسول ها یک ماده شفابخش آزاد می کند که به تدریج مخلوط بتن آسیب دیده را ترمیم می کند. ماده شفابخش شکستگی را با اثر مویرگی پر می کند. پلیمریزاسیون در نتیجه به پر کردن شکاف ها کمک می کند.
مقاله پیشنهادی: بتن خود ترمیم شونده
کاربرد نانوتکنولوژی در صرفه جویی انرژی:
توانایی جذب آلودگی کربن به محیط زیست با استفاده از فناوری نانو ایجاد شده است. انرژی ممکن است با استفاده از فناوری نانو هم در داخل و هم در خارج از این ساختارها تولید و ذخیره شود، که امکان تولید منابع انرژی جدید و افزایش میزان انرژی موجود در حال حاضر را فراهم می کند.
همچنین میتوان از فناوری نانو برای ایجاد لایه‌های بسیار نازک با قابلیت تمیز کردن و تغییر رنگ برای کاهش آلودگی و مصرف انرژی استفاده کرد.
چالش ها و پیامدها:
بزرگترین مشکل استفاده از فناوری نانو در معماری و ساختمان، نحوه توسعه و انطباق آنها با توجه به عوامل اقتصادی است. با افزایش استفاده تجاری، قرار گرفتن در معرض این نانومواد نیز افزایش می یابد که می تواند پیامدهای منفی داشته باشد.
پیشرفت‌های بیشتر در تلاش‌های علمی توسط دولت‌ها، سازمان‌های تحقیق و توسعه، تولیدکنندگان و سایر کسب‌وکارها با همکاری در سطوح مختلف برای پیاده‌سازی کاربردهای نانوتکنولوژی جدید، به‌ویژه در معماری، حاصل میشود.
نمونه‌های مورد بررسی:
۱. مرکز تحقیقات ABC:
این ساختمان با استفاده از فناوری ساختمان سبز و دانش نانوتکنولوژی می‌تواند برق موردنیاز خود را تولید کند. این بنا در واقع بیانگر ترکیب ساختمان سبز و ساختمان هوشمند با یکدیگر است و در آن از تهویه و نور طبیعی و گرداوری سلول‌های خورشیدی و …استفاده شده است.
در این ساختمان، شیشه‌ها با استفاده از فناوری نانو به گونه‌ای طراحی و تولید شده است که با توجه به نوع خاص لعاب و پوشش خود، موجب کم شدن گرمای ورودی خورشید داخل می‌گردد. مطالعه و استفاده از سیستم عمودی سبز به منظور کاهش انتقال حرارت بین دیوار داخلی و سطح خارجی بنا بوده است و موجب صرفه‌جویی در مصرف انرژی می‌گردد. در این روش، سنسورهایی پیش‌بینی شده است که نسبت به دما حساس بوده و در پشت سیستم عمودی، سطح و زیر گیاهان قرار می‌گیرد. این ساختمان توسط فناوری فتوولتاییک با پوشش‌های نانو تکنولوژی مانند ویفرهای سیلیکونی و سیستم‌های نازک پانل خورشیدی، که انرژی خورشید را به برق تبدیل می‌کند، پوشیده شده است.
۲. پژوهشکده ملی انرژی‌های تجدید پذیر کلرادو، امریکا:
این مجموعه یک ساختمان منحصر به فرد است که با طراحی تمامی آیتم‌های استفاده بهتر از نور خورشید و تهویه طبیعی درساختمان، استراتژی‌های منفعل معماری را به حداکثر می رساند. مصالح استفاده شده با بهره‌گیری از تکنولوژی نانو شامل؛ ورقه‌های ساطع کننده نور، سیستم‌های فتوولتائیک با پوشش‌های نانو و تصفیه هوا توسط فیلترهای نانوبنیان.
فضای کار برای کارکنان به گونه‌ای طراحی شده است که بازدهی بیشتر و تعامل و حس مشارکت بیشتر بین کارکنان با طراحی فضای باز ارائه شده است.
۳. مرکز نانوتکنولوژی بیرک، پردو:
مرکز نانو بیرک واقع در دانشگاه پرودو می‌باشد که امکان کار با تجهیزات ویژه را برای محققان فراهم کرده است و موجب پیدایش ابتکار و برقراری ارتباط بین آنها شده است. ظاهر و سیمای آزمایشگاه‌ها طوری طراحی شده که اثرات محیطی نظیر لرزش، صدا، رطوبت، حرارت و جریان‌های الکترومغناطیسی را تحت کنترل در آورده است. در جداره‌های خارجی استفاده شده از شیشه خودتمیزشونده فتوکاتالیتیک می‌باشد که علاوه بر خاصیت خودتمیز شوندگی، شیشه‌های به کاررفته در نمای این پروژه نقش مانع عبور شدید خورشید و عایق صوتی را نیز ایفا می‌کند. در طراحی سازه، برخی فضاها به منظور کنترل ارتعاش و نوسانات و بهینه‌کردن آنها با استفاده از تکنولوژی نانو در نظر گرفته شده که دارای یک دال معلق است که از فضای پر شده از هوا آویزان شده است.
در این پروژه، استفاده از تکنولوژی نانو بیشتر در جهت کاهش مصرف انرژی و کنترل آن در ساختمان (از طریق به کارگیری تجهیزات ویژه حرارتی، رطوبتی و طراحی سازه) بهره گرفته شده است.
۴.مرکز مطالعات و تجارت بیو و نانوترونیک مارل، آلمان:
ایده‌ی طراحی این مرکز تحقیقاتی- مطالعاتی، که دارای نمایی شفاف است، خلق فرم‌های شفاف بوده و ایده‌ای که در پشت انتخاب مصالح و رنگ‌ها وجود دارد، مجسم کردن انتقال فوت و فن و رمز و راز کار از عرصه دانش به تجارت بوده است، همچنین استفاده‌‌ی وسیع از شیشه‌های خود تمیز شونده در جداره خارجی ساختمان که عملکردی دوگانه خودتمیزشوندگی و ممانعت از ورود نور شدید خورشید را برعهده دارند.
بخش عمده ای از سطح داخلی دیوارهای ساختمان، از نانو سرامیک با ویژگی‌های؛ انعطاف پذیری، مقاومت به ضربه و آبگریزی توام با نفوذپذیر بودن سطح آنها در برابر بخار آب می باشد.
استفاده وسیع از شیشه‌های خود تمیز شونده نشان از آن دارد که فن آوری نانو و انرژی‌های نو در معمار و ایده پردازی او را معطوف به فرم خاص نمی کند.
۵. کلیسای یادبود روز آزادی، رم، ایتالیا:
این کلیسا در منطقه شهری و نزدیک فضای مسکونی بنا نهاده شده است. طرح این کلیسا، در پاسخ به بی‌نظمی ساختگاهش به این شکل طراحی شده است. سه سازه پوسته‌ای منحنی با شعاع انحنای برابر، شکل و فرم کلی بنا را تعیین می کنند.
شیشه‌ای نیمه شفاف بین پوسته‌ها نیز الگوی ورود نور به فضای درون کلیسا را تعیین می‌کنند. در سازه بتنی این کلیسا از نانو ذرات با خاصیت خودتمیزشوندگی دارند. سطح فتوکاتالیتیک نمای پوسته‌ها، موجب می شوند تا نما سفید باقی بماند و همچنین آلودگی محیط اطراف کاهش دهد.
پروژه اشاره شده با مصداق دقیقی از تنوع در مصالح نانویی می باشد و همانطور که در بالا اشاره شده است از معماری شفاف و نیمه شفاف هم زمان معمار بهره گرفته است، نوع و ساختار مصالح آنگونه ای است که گذر زمان در ایده ی استفاده از این نوع مصالح درکنار هم اثر گذار نیست.
نتیجه‌گیری:
روند جهانی نشان از آن دارد که نانوتکنولوژی با سرعت در حال پیشرفت است، یکی از مهمترین ویژگی‌های این تکنولوژی همه گیربودن آن است. نانو تکنولوژی می‌تواند معماری را به گونه‌ای تغییر دهد که به سختی بتوان تصور کرد. این تکنولوژی بیشتر با معرفی مصالح جدید و چگونگی استفاده از انرژی بر معماری و طراحی و حتی ایده طراحی در جهان تاثیر می گذارد.
همانگونه که در اشاره شد فوایدی از جمله افزایش نسبت مقاومت به وزن، دوام و پایایی بیشتر، افزایش بازدهی انرژی، قابلیت بازیافت همساز با محیط زیست و… دارا است. همچنین در عرصه کاربرد نانوتکنولوژی شاهد ظهور مصالح نوین مانند سیستم های فتوولتائیک که تامین کننده انرژی الکتریسیته و سرمایش و گرمایش ساختمان‌ها می باشند، شیشه های خود تمیز شونده که به غیر از کاربری جداره های شفاف، تنطیم کننده نور، عایق حرارتی و صوتی، تصفیه کنندگی محیط انجام می‌دهند. سازه‌های بتنی که علاوه بر مقاومت بالا کنترل میزان ارتعاش ساختمان در ساختمان‌هایی که به ارتعاش کنترل شده دارند، عایق حرارتی و صوتی، دوام و پایایی بیشتر
می‌باشند. نانوفیلترهای هوا که تصفیه و پاکسازی محیط را انجام می دهند. با نتایج حاصل از پژوهش پیش رو می توان با بهره گیری از تحلیل ها و نمونه های بررسی شده از چنین مصالحی در تمامی عرصه‌ها در خصوص عرصه معماری که رابطه تنگاتنگی با محیط زیست دارد بهره ببریم تا شاهد صلح بیش تر معماری امروز و محیط زیست در حال تخریب باشیم.
همچنین استفاده از فن آوری نانو راهکاری هوشمندانه برای دستیابی به معماری پایداری می باشد.
