纳米粉体在新型建筑材料领域中的应用
2020-12-18 17:41:46
纳米粉体颗粒具有大的比表面积、表面原子数、表面能且表面张力随粒径的减小二急剧增加，小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观隧道效应等使得纳米粒子的热、磁、光、敏感特性和表面稳定性等不同于常规粒子，在环境保护、医学、航天、涂料、陶瓷、化工等领域具有广阔的应用前景，下面着重介绍纳米粉体材料在新型建筑涂料、复合水泥、陶瓷材料、保温材料等新型建材领域中应用。
一、建筑涂料
纳米复合涂料是将纳米粉体用于涂料中制备具有耐老化、抗辐射、剥离强度高或具有某些特殊功能的涂料，具有如下优越的性能：
（1）具有很好的伸缩性，能够弥盖墙体细小裂缝，具有对微裂缝的自修复作用。
（2）具有很好的防水性,抗异物粘附、沾污性能,抗碱、耐冲刷性。
（3）具有除臭、杀菌、防尘以及隔热保温性能。
（4）纳米涂料的色泽鲜艳柔和，手感柔和，漆膜平整，改善建筑的外观等。
1、建筑外墙涂料中添加纳米SiO2等提高墙体材料的耐候性。
（2）纳米ZnO用于环保涂料中，可显著提高涂料的耐人工老化能力，同时利用纳米氧化锌光催化作用，能分解有机物质，起抗菌和除臭作用。
2、纳米自洁抗菌涂料
涂料中添加纳米TiO2、ZnO等制备杀菌涂料。目前，国内已经工业化生产的纳米抗菌粉用于涂料中，可制得涂覆于建材产品，如卫生洁具、室内空间、用具、医院手术间和病房的墙面、地面等，起到杀菌、保洁作用。
3、纳米导电涂料
目前，涂料中添加Fe2O3、掺锑二氧化锡等纳米粉体，可以制备具有良好静电屏蔽作用纳米导电涂料。这些具有半导体特性的纳米氧化物粒子在室温下具有比常规的氧化物高的导电特性，同时，纳米氧化物粒子的颜色不同，这种涂料不但具有静电屏蔽特性，而且克服了涂料颜色的单调性。
二、混凝土材料
1、纳米无机物在混凝土中的应用
纳米SiO2、纳米CaCO3和纳米硅粉等不但可以填充水泥的空隙，提高混凝土的流动度，更重要的是可改善混凝土中水泥石与骨料的界面结构，使混凝土的强度、抗渗性与耐久性均得以提高。
2、纳米金属粉体在混凝土中的应用
（1）纳米金属粉体具有高的强度和硬度，在混凝土中添加纳米金属粉体，可以显著提高混凝土的抗压性和塑韧性；
（2）利用纳米金属粉体的吸波性能，添加纳米金属粉体到水泥混凝土中，可制成具有功能性的电磁屏蔽混凝土。
功能性电磁屏蔽混凝土SEM图片
3、纳米金属氧化物在混凝土中的应用
利用纳米金属氧化物材料可以进行电磁屏蔽，还可以用来制备智能水泥混凝土，如自警水泥混凝土等。这种水泥混凝土具有较强的导电性能，同时还具有传感作用。这种智能型水泥混凝土可用于土木工程结构的实时和长期监测，便于监控混凝土结构的开裂与破坏情况及其损伤评价、检测车重与车速等。
4、聚合物/无机纳米复合材料在混凝土中的应用
聚合物/无机纳米复合材料用于水泥混凝土中，不仅可以提高混凝土的抗压、抗拉和弯曲强度,而且可提高其耐久性。在混凝土混合料中掺入一定量的聚合物/无机纳米复合材料，使之均匀分散在混凝土中，利用聚合物/无机纳米复合材料的导电性能，测试电阻的变化，建立电阻与荷载之间的模型，从而可以预测混凝土结构的破坏。
三、陶瓷材料
1、纳米粉体在保健抗菌陶瓷中的应用
纳米粉体材料的抗菌系列主要有TiO2系列、Ag系列、Cu系列、ZnO系列等，主要是掺入陶瓷釉面中或掺入陶瓷面层中，生产抗菌陶瓷釉面砖和卫生陶瓷等产品，主要用于墙地面装饰、厨房、浴室及卫生间。
2、纳米粉体在绿色能源陶瓷中的应用
利用纳米粒子特殊的光电磁特性制成太阳能陶瓷、远红外陶瓷等，用于建筑物饰面，可开发太阳能，调节环境温度，促进人们身体健康。
黑瓷复合陶瓷中空太阳能集热板
四、建筑消防材料
纳米材料在消防中的应用主要包括五方面的内容：纳米阻燃材料(纳米阻燃剂)、纳米钢结构防火涂料、纳米灭火剂、纳米火灾报警器、纳米消防装备等。
目前，纳米技术在阻燃材料中的应用已初露端倪，且前景广阔，主要应用形式为以阻燃剂添加到可燃物中。添加剂颗粒大小和形态对塑料制品和纺织织物的性能和阻燃效果影响非常大。例如纳米三氧化二锑利用其较大的比表面积，对织物的渗透性大，粘附力高，具有很强的耐洗牢度，阻燃效果也非常明显。
五、隔热保温材料
目前主要以无机硅酸盐为基料，经高温高压纳米功能材料改性而成的保温材料不仅具有很好的保温效果，同时对人体也无损害，是一种绿色环保保温材料，在建筑外墙装饰得到广泛应用。
参考文献：
1、唐辉宇，陈丽娟，纳米技术与环保建材[J]，四川建材。
2、邱星林等，光催化净化大气的环保涂料研制[J]，新型建筑材料。
：李波涛