انواع شیشه و کاربرد آن در ساختمان

انواع شیشه و کاربرد آن در ساختمان

اسلاید 1: عنوان تحقیق: انواع شیشه و کاربرد ان در ساختمان گرداورنده: زهرا مبهم استاد راهنما: جناب اقای سپهری

اسلاید 2: صنعتِ شیشه با قدمتی 4000 ساله امروزه به کمکِ تکنولوژیِ پیشرفته نقش و کاربردِ بسیاری یافته است. تنها واسطه ای که واقعیت را آن گونه که هست مینمایاند شیشه است؛ همین ویژگی است که شیشه را از زمان هایِ دور کارا نموده است. اما زمان گذشت و انسان رنگ و طرح و نقش را نیز با شیشه درآمیخت و از این راه محیطِ خود را به کمک شیشه زیباتر ساخت. تنها محدودیتی که در گذشته برای کاربردِ وسیعِ شیشه وجود داشت شکنندگیِ آن بود؛ ویژگی ای که شیشه را نه فقط میرا که خطرناک هم می ساخت. اما امروزه به کمکِ تکنولوژیِ مدرن دیگر شیشه ها نمی شکنند!

اسلاید 3: آشنايي با انواع شيشه ها

اسلاید 4: شیشه های خم ( Bend Glass )شیشه های خم بیشتر به منظور تحقق ایده های مهندسین معمار و طراحان نمای ساختمانها تولید می گردد و باعث افزایش فضا ، زیبایی ، جذابیت و نیز مقاومت بیشتر می شوند.ایجاد تنوع در فضا ،استفاده از فضای بدون استفاده و ایجاد هارمونی وهماهنگی در دید از ویژگی های منحصر به فرد این نوع شیشه ها می باشد.

اسلاید 5: شیشه های خم ، شیشه های سکوريتی هستند که درحین فرآیند حرارت دهی خم شده اند . شیشه خم می تواند از انواع سکوريت و یا نیمه سکوريت ، انتخاب شود . همچنین شیشه خم می تواند ساده، رنگی، رفلکس، ویا Low-E باشد . فرآیند تولید، ویژگی های کارکردی و مشخصه های فنی این نوع شیشه با شیشه های سکوريت مشابهت زيادی داشته و رعایت نکات فنی در تولید آن نیز دارای اهمیت فراوان است .

اسلاید 6: مواردکاربرد :     » پنجره ها     » نمای ساختمان  » نرده ها » پوشش دیوارهای آسانسور

اسلاید 7: شيشه هاي مات و رنگي شيشه هاي مات و رنگي براي كنترل نور و انرژي در ساختمان استفاده مي شوند. براي توليد اين شيشه ها معمولاً تركيبات اضافي به مواد اوليه شيشه قبل از مرحله ذوب اضافه میکنند. اين تركيبات موادي مانند كبالت، نيكل براي شيشه هاي دودي، اكسيد آهن براي شيشه هاي آبي، شيشه هاي زرد و سبز مي باشند.

اسلاید 8: شيشه هاي با پوشش سطحيبه منظور كاهش اتلاف انرژي از پنجره و يا جلوگيري از ورود تشعشعات ماوراي بنفش و مادون قرمز پوشش هاي انتخاب طيفي بر روي سطح شيشه نشانده مي شود. اين پوشش ها با توجه به نوع كاربري بر سطح داخلي و يا خارجي شيشه قرار ميگيرند كه سبب بازتاب حرارت داخلي ساتع شده از ساختمان به درون ساختمان و يا انعكاس امواج نوراني مادون قرمز و ماوراي بنفش مي شوند  

اسلاید 9: 1- شيشه سكوريت: شيشه هاي سكوريت مصارف بسياري از جمله در صنايع خودرو سازي ، ساختمان ، قطار ها، هواپيماها ، ... پيدا كرد. شيشه هاي سكوريت داراي استحكام 5 الي 8 برابر شيشه هاي معمولي هستند . بنابر این پس از شكستن به تكه ها و ذرات كوچك و ريزي تبديل مي شوند كه داراي لبه هاي تيز و خطرناك نمي باشند. اين شيشه ها 30 درجه سانتيگراد نيز مقاومت مي كنند ، همچنين در مقابل تغييرات دمائي صورتي كه شيشه هاي معمولي در اثر اين اختلاف دما ترك مي خورند. .

اسلاید 10: استفاده از شيشه معمولي (غير سكوريت) در ساختمانهاي بلند مرتبه در صورت بروز حادثه اعم از طبيعي مانند زلزله يا حوادث ناشي از دخالت بشر ، خطر آسيب ديدگي جدي و حتي مرگ به همراه دارد، چرا كه شيشه شكسته شده به صورت قطعات بزرگ در هوا شناور مي شود و شعاع زيادي را در معرض خطر قرار مي دهد . بكار گيري شيشه هاي سكوريت بعلت ریز شدن شيشه در صورت شكست و ريزش پاي ساختمان خطرات احتمالي را به حداقل ممكن كاهش مي دهد.

اسلاید 11: شیشه اسپندرالاستفاده از شیشه اسپندرال شیوه­ای مناسب برای پوشاندن سطوح ناخواسته مانند فضای بین طبقات در نماهای تمام شیشه ای است. شیشه اسپندرال شیشه ای غیرشفاف است که فضای پشت آن قابل رؤيت نمی­باشد. شیشه اسپندرال در انواع رنگها تولید می­شودو میتواند با دیگر بخشهای نما تضاد يا هماهنگی داشته باشد.

اسلاید 12: 1) از شیشه اسپندرال به منظور پوشاندن سطوح نا خواسته مانند فضای بین طبقات استفاده می شود. 2) می توان از انواع رنگ ها به منظور ایجاد هماهنگی یا تضاد در نمای ساختمان استفاده کرد.

اسلاید 13: موارد کاربرد:     » نمای ساختمان (Curtain wall)     » انواع پنجره و دربهای شیشه ای     » سقف­های شیشه­ای     » ويترين فروشگاهها     » پارتیشن     » دکوراسیون داخلی

اسلاید 14: 2- شيشه طلقي اين نوع شيشه شامل دو نوع اصلي مي شود : الف – شيشه طلقي اتومبيل : ب- شيشه طلقي ساختمان: شيشه طلقي ساختمان به دو روش : 1- استفاده از طلق هاي PVB (پلي وينيل بوتيرال) و 2- رزيني تهيه مي شود. اين نوع محصول از دو لايه شيشه و يك لايه طلق يا رزين تشكيل شده است. از خواص اين شيشه مقاومت در برابر عبور اجسام و عدم ريزش آن پس از شكست مي باشد

اسلاید 15:

اسلاید 16: شیشه های ایمنی (Safety Glass )    شیشه های ایمنی به سختی می شکنند و در مقابل نیروهای ناشی از ضربه ، انفجار ، باد و زلزله مقاومت نموده و یا در صورت شکستن به تکه های کوچکی تبدیل می شود که برندگی شیشه عادی را ندارند و خسارت جانی و مالی حادثه را به حداقل می رسانند.این شیشه ها پس از فرایند سخت سازی ۵ الی ۶ برابر نسبت به شیشه های معمولی مقاومتر می شوند.ایجاد تغییرات بعدی روی شیشه های ایمنی دشوار و در اکثر مواقع غیر ممکن است ، لذا در تهیه نقشه مورد نیاز بایستی دقت کافی به عمل آید. در ضمن حین انجام پروسه سخت سازی این قابلیت وجود دارد تا محصول به شکل خم استوانه ای نیز باشد ، که البته در این زمینه محدودیتهایی جهت ضخامت و r وجود دارد. شیشه های درهای ورودی مغازه ها از این نوع است.

اسلاید 17: در شکل زیر می توانید شیشه ایمنی را پس از شکسته شدن مشاهده کنید:

اسلاید 18: شیشه های چند لایه ( Laminated Glass ) امروزه در مواردی مانند سقفها ، نماهای شیشه ای ، شیشه های خودروهای حفاظت شخصیت ها ، شیشه های ضد گلوله ، ضد انفجار ، ضد عبور و اغتشاش ، سرقت و ... که امکان آسیب ناشی از شکست شیشه وجود داشته باشد ، از شیشه های چند لایه استفاده می شود. این نوع شیشه عموماْ از دو یا چند لایه شیشه و یک یا چند لایه PVB (طلق ) تشکیل می شوند. شیشه های چند لایه در اثر ضربه های شدید به هیچ وجه نمی ریزند و چسبیده به طلق باقی می مانند. همچنین به خاطر ایمنی بالا ، کاهش قابل توجه سر و صدا و جلوگیری از عبور حدود ۹۹٪ از اشعه مضر فرابنفش ( UV ) نور خورشید و نیز امکان تولید محصولاتی با رنگهای متنوع باعث استفاده روز افزون شیشه های چند لایه گردیده است.

اسلاید 19:

اسلاید 20: شیشه های دو جداره ( Insulating Glass )استفاده از شیشه های دو جداره به دلیل حفظ انرژی حرارتی و برودتی و کاهش آلودگی صوتی در پنجره ساختمان بیمارستانها ، کتابخانه ها ، موزه ها و ساختمانهای حاشیه خیابانهای پر تردد کاربرد وسیع دارند.اخیراْ برای ایمنی و آسایش بیشتر پنجره وسایل نقلیه عمومی مانند واگنهای قطار و اتوبوسهای بین شهری نیز به شیشه های دو جداره مجهز شده اند. میانگین سر و صدا در شهرهای بزرگ در حدود ۶۵ تا ۷۰ دسیبل است این در حالی است شدت صوت مجاز برای بیمارستانها و محیط هایی از این نوع حداکثر ۳۹ دسیبل است .شیشه های دو جداره می توانند شدت صوت را حدود ۵۰ دسیبل کاهش دهند و آن را به مرز ۲۰ تا ۳۰ دسیبل برسانند. به علاوه شیشه های دو جداره انتقال گرما را به شیوه های گوناگون و با رعایت نمودن اصول مهندسی تا حد زیادی کاهش می دهند. لایه های هوای خشک که خود عایق طبیعی محسوب می شوند بین دو جداره شیشه محبوس می شود که قابل مقایسه با یک پوشش فایبر گلاس است.

اسلاید 21: شيشه دوجداره از تركيب دو لايه شيشه و يك لايه جدا كننده آلومينيومي كه با رطوبت گير (سيليكاژل) پر شده است ساخته مي شود . بين دو لايه شيشه را مي توان با گاز آرگون (عايق حرارتي) يا SF6 (عايق صوتي) يا تركيبي از آن دو پر نمود.

اسلاید 22: از مزاياي اين نوع شيشه در پنجره هاي ساختمانها : · - صرفه جوئي در مصرف انرژي · - كاهش توليد گازهاي آلاينده تا حدود 70% · - جلوگيري از توليد گازهاي زيان آور و حفاظت از محيط زيست · - كاهش آلودگي صوتي و ...

اسلاید 23:

اسلاید 24:   شیشه های دو جداره و بدون فریم Structural : شیشه های بدون فريم نوع ویژای از شیشه های دوجداره است که در آن یکی از لایه های شیشه بزرگتر از لایه دیگر است . زیبایی فوق العاده شیشه های بدون فريم که ساختاری یک پارچه به نمای ساختمان می بخشد , به استفاده گسترده ازآن در معماری مدرن سرعت بخشیده است .

اسلاید 25: شیشه های سندبلاست و لبه دار (Sandblast and edge Glass )سند بلاست (مات کردن ) شیشه برای جلوگیری از دید یا ایجاد طرح ، نقش و نوشته بر روی شیشه مورد استفاده قرار می گیرد. ایجاد پخ با زاویه های مختلف و پخ تزیینی ، کاربرد شیشه را در زمینه ساخت پرژکتورها ،شیشه های رو میزی ، شیشه های دکوری و ... بسیار چشمگیر کرده است.

اسلاید 26: شیشه - اسپایدردر برخی نماهای ساختمان نماهای شیشه ای استفاده می شود به نحویکه در نمای ساختمان هیچ فریمی مشخص نمی باشد. در اینگونه موارد با توجه به طرح مورد نیاز و وزن شیشه و ارتفاع و ... از اسپایدرهای مخصوص استفاده می شود. بدین وسیله نماهای یک دست شیشه ای بسیار زیبا ایجاد می شود.

اسلاید 27:

اسلاید 28: شيشه هاي Low-E به شيشه هائي گفته مي شود كه داراي پوشش خاصي باشند. اين پوشش بيرنگ است و باعث مي گردد كه پرتوهاي نوري با طول موج پايين (يا اشعه با انرژي بالا) وارد ساختمان شوند، اما اجازه خروج اين اشعه را كه پس از برخورد با اسباب و اثاثيه داخل منزل طول موجش افزايش مي يابد نمي دهد. بنابر اين انرژي گرمائي در داخل ساختمان ذخيره مي گردد. شيشه هاي سيمي (wired glass) به شيشه هائي گفته مي شود كه هنگام توليد بعد از مرحله ذوب و هنگام شكل دهي ، يك لايه تور سيمي داخل شيشه قرار مي گيرد. كاربرد اين شيشه ها براي جلوگيري از حريق مي باشد و غالبا در آسانسورها بكار مي رود.

اسلاید 29: شیشه های رفلکس که در رنگهای متنوعی ارائه می شوند به منظور زیبا سازی ساختمانها به کار می روند.به علاوه این نوع شیشه ها اشعه های خورشید را به نحو قابل ملاحظه ای منعکس نموده و مانع از ورود آن به داخل ساختمان می شود. از این رو برای ساختمانهایی که بیشتر در معرض اشعه های زیان آور خورشید قرار دارند مناسب است.

اسلاید 30:

اسلاید 31: شیشه لمينيتشیشه لمینیت از ترکیب دو یا چند شیشه که بین آنها یک یا چند لایه طلق PVB قرار گرفته - به صورت یک مجموعه یک پارچه (بصورت دائمی) درآمده است، بوجود می­آید.

اسلاید 32: 1) از انواع شیشه ها مانند شیشه معمولی ، سکوریت ، نیمه سکوریت ، پوشش دار و یا اسپندرال در ساختار شیشه لمینت استفاده می شود. 2) طلق PVB که در ساختار شیشه لمینت به کار می رود ، خاصیت ایزولاسیون صوتی دارد و مانع از عبور اشعه UV می شود.

اسلاید 33: موارد کاربرد:     » انواع شیشه دوجداره     » نمای ساختمان ( به ويژه برای ساختمانهائی با نمای تمام شیشه ای)     » استودیو های ضبط صدا ، مدارس ، بیمارستانها ( به علت ويژگی ایزولاسیون صوتی)     » شیشه های نورگیر سقف     » شیشه ضد سرقت (بانکها ، موزه ها ، جواهر فروشی ها ،...)     » آسانسور ، نرده های شیشه ای ، کف و پله شیشه ای     » دکوراسیون داخلی     » آکواريم

اسلاید 34: ويژگیهای شیشه لمینیت:     » به علت وجود طلق PVB در ساختار شیشه لمینیت ، این شیشه دارای استحکام بسیار بالائی است و بعد از شکست در فريم باقی می­ماند. از این رو شیشه لمینیت ایمنی بالائی در برابر زلزله دارد و در برابر سرقت مقاومت تاخیری مینماید.     » به علت وجود طلق PVB خاصیت ایزولاسیون صوتی را دارد.     » میزان عبور اشعه UV را به حداقل می­رساند

اسلاید 35: سایر محصولات شیشه های گرم شونده الکتریکی ( Electrically Heated Glass ) شیشه های ضد امواج الکترومغناطیسی ( EMI Glass ) شیشه های با قابلیت عدم تجمع بارهای الکتریکی ( Anti - Static Glass ) شیشه های با خاصیت باز تابش امواج( IR ( Low - E Glass جهت استفاده در مناطق سردسیر آیینه های EC با کیفیت بالا در اتومبیل که باعث کاهش درخشندگی ، روشنایی زننده و تابش خیره کننده نور ماشین عقبی می شود. شیشه های هوشمند (Smart Glass ) با قابلیت کنترل نور و گرما شیشه های ترابری خاص شیشه های ضد  آتش

اسلاید 36: مقایسه انواع شیشه ها از نظرکاهش الودگی صوتی

اسلاید 37: ايران آفتاب بيش از سايه دارد. بايد تكنيك ها وفراورده هاي جديد را شناخت و مورد استفاده قرار داد. گرفتن انرژي از تابش خورشيد غالبا خواسته اي موثر و مطلوب است. از يك سو تابش آفتاب در تابستان يك واقعيت و نياز اقليمي است، از سوي ديگر بايد جلو تابش را گرفت يا آن را به حداقل رساند. تا كنون به دو روش اين تابش كنترل مي شده است: الف) با ايجاد سايبان ها و توليد سايه، ب)نصب پرده يا كركره چوبي يا مواد مصنوعي در برابر آفتاب.               اين دو روش مزاياي خودرا داشت كه مهمترين آنها عبارت است از اينكه انعطاف كافي در تغيير جهت در برابر اشعه خورشيد و كم وزياد كردن اثرات تابش دارد. اما معايب اين روش ها از جمله چنين اند: الف) تاثير مشخص و اجباري بر نماي بيروني دارند، ب) ديد را محدود مي كنند، ج) دربرابر باد وباران آسيب پذيرهستند.          

اسلاید 38:     شيشه هاي هوشمند مانع گرما در اتاق مي شوند!                امروزه نوع جديدي از پنجره ها با شيشه هاي هوشمند ساخته مي شوند كه در تابستان گرماي آفتاب را در ساختمان كاهش مي دهند و در مقابل در زمستان اشعه گرمادهنده را بيشتر جذب مي نمايد. بدين ترتيب صرفه جويي زيادي در مصرف برق براي سرمايش و گرايش در فصول مختلف سال باعث مي شوند.               نخستين نمونه هاي ساختمان هاي هوشمند به دهه هشتاد قرن گذشته ميلادي بر مي گردد. پروژه <ساختمان سبز> در لندن را <فيوچر سيستم>و <اووه آروپ و شركا> طراحي كردند.

اسلاید 39:     تنظيم روي 24 درجه سانتيگراد               لايه هاي شيشه هاي هوشمند را مي توان به درخواست خريدار و سفارش دهنده طوري توليد نمود كه مثلادر درجه حرارت 24 درجه محيط وارد عمل شود. در كمتر از اين درجه حرارت، شيشه اجازه عبور به اشعه مادون قرمز نور خورشيد را مي دهد و در بالاتر از اين دما اشعه مادون قرمز نورخورشيد توسط شيشه منعكس و دفع شود.          

اسلاید 40: شيشه هاي هالوگرافيك- اپتيك           يكي ديگر از روش هاي كنترل نور تابشي خورشيد استفاده از شيشه هاي هالوگرافيك-اپتيك است(كه اختصارا )HOE ناميده مي شود.در اين روش، بصورت فيزيكي تابش و مسير تابش و زاويه آن كنترل مي شود. مثل عملكرد آيينه ها، عدسي ها، منشورها و اشياء اپتيكي ديگر. HOE ها، درحقيقت، شكل ها و المان هايي هستند كه به روش ليزري بر روي فيلم هايي با درجه حساسيت بالاي فوتويي توليد مي شوند و در شيشه هاي چندلايه به كار برده مي شوند. با تابش نور و متناسب با زاويه تابش، شكل هاي مورد نظر پديد مي آيند. اين ها در ابعاد 10 در 10 سانتيمتر توليد مي شوند و با تابش خورشيد بر روي پرده نمايش به ابعاد يك در يك متر ظاهر مي گردند.

اسلاید 41:     شيشه هاي باقابليت تنظيم و روشن وخاموش شدن!               با استفاده از شيشه هاي <ترموتراپ> مي توان نياز ساختمان به انرژي در طول روز را، به صورتي كاملامحسوس، كاهش داد.با اين قابليت ها در جداره شيشه هاي پنجره ها، برخلاف روش هاي سنتي استفاده از سايبان و كركره، مي توان انرژي حاصل از تابش و جريان نور را مستقيما و بصورت ديناميكي تنظيم نمود. شيشه هاي با قابليت تنظيم و روشن وخاموش شدن را مي توان در ساختمان هاي اداري و عمومي استفاده نمود. اين نوع شيشه ها، امروزه نقش بسيار مهمي در پوشش بازشوهاي اين ساختمان ها دارند.

اسلاید 42:     تعدادي ديگر از انواع شيشه هاي هوشمند عبارتند از:               شيشه هاي <الكترو كروم>، تشكيل شده از دولايه شيشه معمولا4 ميلي با يك لايه فيلم پليمري يك ميليمتري به عنوان انتقال دهنده يون هاي مثبت ومنفي. عملكرد اين نوع شيشه ها مثل باطري اتومبيل است. زماني كه روشن هستند نور خورشيد را عبور مي دهند، و وقتي خاموشند نور امكان عبور ندارد.               شيشه هاي فتوكروم، كه شبيه شيشه هاي عينك هاي فتوكروميك هستند كه با تابش نور به رنگ تيره درمي آيند و امكان انتقال نور و گرمارا كم مي كنند.               شيشه هاي پليمر-ديسپرسد-ليكوئيد-كريستال ( ) PDLC كه مثل لايه هاي ترموتراپ با كنترل نور و ضريب شكست نور متفاوت در لايه ها، باعث اختلال مثبت در عبور نورخورشيد مي شوند.               شيشه هاي <گس كروم> و <چيدروكروم> كه با تغيير رنگ و توسط <وولفرام اكسايد تيتان> باعث جلوگيري از تابش خورشيد مي شود.

اسلاید 43:     شيشه هاي فتوولتائيك. در اين سيستم، انرژي تابشي خورشيد، مستقيما، تبديل به انرژي الكتريكي مي شود. اساس اين سيستم بر اين اصل استوار است كه ذرات و سلول هاي نور خورشيد، بصورت تك يا مجتمع، درصدهاي بازدهي متفاوتي دارند و در رنگ هاي متفاوتي بروز مي كنند، از آبي تا خاكستري. بهترين روش استفاده از سيستم فوتوولتائيك، استفاده از آن همراه با روش ها و سيستم هاي هوشمند ديگر است.    

اسلاید 44: تاريخ نانودر طول تاريخ بشر از زمان يونان باستان ، مردم و به خصوص دانشمندان آن دوره بر اين باور بودند كه مواد را مي توان آنقدر به اجزاء كوچك تقسيم كرد تا به ذراتي رسيد كه خرد ناشدني هستند واين ذرات بنيان مواد را تشكيل مي دهند ، شايد بتوان دموكريتوس فيلسوف يوناني را پدر فناوري و علوم نانو دانست چرا كه در حدود400 سال قبل ازميلاد مسيح او اولين كسي بود كه واژه اتم را كه به معني تقسيم نشدني در زبان يوناني است براي توصيف ذرات سازنده مواد به كار برد.با تحقيقات وآزمايشهاي بسيار، دانشمندان تاكنون 108نوع اتم وتعداد زيادي ايزوتوپ كشف كرده اند آنها همچنين پي برده اند كه اتمها از ذرات كوچكتري مانند كوارك ها و لپتون ها تشكيل شده اند. با اين حال اين كشف ها در تاريخ پيدايش اين فناوري پيچيده زياد مهم نيست.

اسلاید 45:

اسلاید 46: نقطه شروع و توسعه اوليه فناوري نانو به طور دقيق مشخص نيست. شايد بتوان گفت كه اولين نانو تكنولوژيست ها شيشه گران قرون وسطايي بوده اند كه ازقالب هاي قديمی براي شكل دادن شيشه هايشان استفاده مي كرده اند. البته اين شيشه گران نمي دانستند كه چرا با اضافه كردن طلا به شيشه رنگ آن تغيير مي كند. در آن زمان براي ساخت شيشه هاي كليساهاي قرون وسطايي از ذرات نانو متري طلا استفاده مي شده است و با اين كار شيشه هاي رنگي بسيار جذابي بدست مي آمده است . اين قبيل شيشه ها هم اكنون در بين شيشه هاي بسيار قديمي يافت مي شوند. رنگ بوجود آمده در اين شيشه ها بر پايه اين حقيقت استوار است كه مواد با ابعاد نانو داراي همان خواص مواد با ابعاد ميكرو نمي باشند.

اسلاید 47: در واقع يافتن مثالهايي براي استفاده از نانو ذرات فلزي چندان سخت نيست. رنگدانه هاي تزييني جام مشهور ليكرگوس در روم باستان (قرن چهارم بعد از ميلاد) نمونه اي از آنهاست. اين جام هنوز در موزه بريتانيا قرار دارد وبسته به جهت نورتابيده به آن رنگهاي متفاوتي دارد. نور انعكاس يافته از آن سبز است ولي اگر نوري از درون آن بتابد، به رنگ قرمز ديده مي شود. آناليزاين شيشه حكايت از وجود مقادير بسيار اندكي از بلورهاي فلزي ريز700(nm ) دارد، كه حاوي نقره و طلا با نسبت مولي تقريباً 14به 1 است حضوراين نانو بلورها باعث رنگ ويژه جام ليكرگوس گشته است.در سال 1959 ريچارد فاينمن مقاله اي را درباره قابليت هاي فناوري نانو در آينده منتشر ساخت. با وجود موقعيت هايي كه توسط بسياري تا آن زمان كسب شده بود، ريچارد.پي.فاينمن را به عنوان پايه گذار اين علم مي شناسند.

اسلاید 48: فناوري نانو بر روي پنجره(1)شیشه های معمولی آلودگي را هم به سرعت به خود جذب مي‌کنند، با بارش چند قطره باران و يا حتي با کوچکترين تماس دستي آلوده مي‌شوند. اين مسئله شايد براي شيشه‌هاي پنجره يک خانه مسکوني چند طبقه اهميت چنداني نداشته باشد، اما براي ساختمان‌هاي بلند مسئله قابل توجهي مي‌شود.

اسلاید 49:

اسلاید 50: فرض کنيد که کنار يک شير آب ايستاده‌ايد و شاهد چکيدن آرام آرام قطرات آب بر روي يک صفحه شيشه‌اي هستيد. قطره آب پس از جدا شدن از شير تا رسيدن به صفحه شيشه‌اي به‌صورت قطره باقي مي‌ماند. اما با برخورد به سطح شيشه حالت قطره‌اي خود را از دست داده و بر روي سطح پهن مي‌شود. در کتاب فيزيک خوانده‌ايم که آنچه باعث قطره‌اي ماندن آب در هوا مي‌شود، نوعي نيروي ربايش بين مولکول‌هاي آب است که نيروي چسبندگي ناميده مي‌شود و آنچه سبب پخش شدن آب بر روي شيشه مي‌شود، نوعي نيروي ربايش بين مولکول‌هاي آب و شيشه است که به آن نيروي چسبندگي سطحي گفته مي‌شود.

اسلاید 51: الف- شيشه‌هاي خودتميزشوندهنام اين شيشه‌ها شايد تا حدودي عملکرد آنها را نشان دهد. شيشه‌هايي که آلودگي چنداني را به خود نمي‌گيرند و با بارش باران و يا تابش آفتاب کاملا تميز مي‌شوند. شيشه‌هاي خودتميزشونده به دو روش سطح خود را از آلودگي پاک مي‌کنند. ما در اينجا براي اينکه بهتر بتوانيم اين دو دسته را از هم تشخيص دهيم، آنها را به دو دسته آب‌دوست و آب‌گريز تقسيم‌بندي مي‌کنيم. اما پيش از آنکه به نحوه عملکرد هر يک بپردازيم لازم است اطلاعاتمان را در مورد آب‌دوستي و آب‌گريزي با هم مرور کنيم.

اسلاید 52: الف- 1- شيشه‌هاي خودتميزشونده آب‌گريزايده طراحي اين نوع شيشه‌ها از برگ نيلوفر آبي گرفته شده است.

اسلاید 53: نيلوفر آبي (يا لوتوس) نوعي گياه آبزي است که در آب گل‌آلود مي‌رويد. اگر به تالاب انزلي سفر کرده باشيد، برگ‌هاي اين گياه را بر فراز آب گل‌آلود تالاب ديده‌ايد. برگ‌هاي نيلوفر آبي معمولا عاري از هرگونه آلودگي هستند و اگر هم آلودگي بر روي سطح اين برگ‌ها بنشيند، با بارش باران سريع تميز شده و از پاکيزگي مي‌درخشند.

اسلاید 54: ازاين‌رو گفته مي‌شود که برگ‌هاي نيلوفر آبي خودتميزشونده هستند.دانشمندان مدت‌هاي طولاني بررسي کردند تا توانستند راز پاکيزگي برگ‌هاي اين گياه را پيدا کنند. آزمايش‌هاي آنها نشان مي‌داد که سطح برگ نيلوفر آبي، يک سطح بسيار آب‌گريز است. اين مسئله باعث مي‌شود که نيروي چسبندگي سطحي بين آب و آلودگي بيشتر از نيروي چسبندگي سطحي ميان آلودگي و سطح باشد. از اين‌رو هنگامي‌که يک قطره آب بر روي سطح برگ مي‌غلتد، آلودگي را همراه خود حمل کرده و از سطح دور ‌مي‌کند شايد اکنون اين سوال برايتان به‌وجود آمده باشد که چرا سطح برگ نيلوفر آبي تا اين حد آب‌گريز است و اين مسئله چه ارتباطي به فناوري نانو دارد؟

اسلاید 55:

اسلاید 56: دانشمندان موفق شده‌اند با کمک ميکروسکوپ‌هاي الکتروني اين کار را انجام دهند. آنها دريافته‌اند که سطح برگ نيلوفر پوشيده از برآمدگي‌هاي ميکرومتري است. اين برآمدگي‌ها سطح تماس قطره آب با برگ را کاهش مي‌دهند و در نتيجه قطره نمي‌تواند به راحتي بر روي سطح پخش شود. وجود برآمدگي‌ها ميکرومتري سطح تماس و نيروي چسبندگي سطحي ميان قطره آب و برگ نيلوفر را کاهش مي‌دهد.به اين رفتار خودتميزشوندگي نيلوفر آبي که ناشي از ساختار ميکرومتري-نانومتري آن است، اثر لوتوس گفته مي‌شود.

اسلاید 57:

اسلاید 58: دسته‌ي اول شيشه‌هاي خود تميزشونده با الگوبرداري از اثر لوتوس ساخته شده‌اند. در اين نوع شيشه‌ها پوشش نازکي بر سطح شيشه قرار مي‌گيرد که ناصافي‌هاي ميکرومتري و نانومتري آن، موجب کاهش نيروي چسبندگي سطحي ميان قطرات آب و سطح شيشه مي‌شود. به عبارت ديگر در اين نوع شيشه‌ها قابليت خودتميزشوندگي، با افزايش خاصيت آب‌گريزي ايجاد مي‌شود. با افزايش ساخت و توليد اين نوع شيشه‌ها، مي‌توان منتظر حذف برف پاک‌کن از بدنه اتومبيل‌ها بود.

اسلاید 59: الف-2- شيشه‌هاي خودتميزشونده آب‌دوستشيشه‌ها دسته دوم رفتار و عملکرد متفاوتي از شيشه‌هاي دسته اول دارند. براي فهم چگونگي کارکرد اين شيشه‌ها لازم است که با نوع خاصي از مواد شيميايي به نام مواد فوتوکاتاليست آشنا شويم. فوتوکاتاليست‌ها موادي هستند که در حضور نور (فوتو) از خود خاصيت کاتاليستي نشان مي‌دهند. يعني اگر اين مواد در معرض تابش نور قرار گيرند، مي‌توانند سرعت انجام يک واکنش خاص را بدون دخالت در آن افزايش دهند. يکي از اين مواد دي‌اکسيد تيتانيوم است.

اسلاید 60:

اسلاید 61: هنگامي‌که دي‌اکسيد تيتانيوم در معرض تابش اشعه ماوراي بنفش، که در نور خورشيد وجود دارد، قرار مي‌گيرد تغييراتي در ساختار آن به وجود مي‌آيد که آنرا به ماده‌اي بسيار فعال و بسيار آب‌دوست تبديل مي‌کند. اگر اندازه ذرات دي‌اکسيد تيتانيوم تا حد چند نانومتر کوچک باشد، اين ماده آن‌قدر فعال مي‌شود که مي‌تواند به طور کامل با آلودگي‌ها، لکه‌هاي چربي و مواد آلي (که در ديواره سلولي باکتري‌ها هم وجود دارند) روي شيشه واکنش داده و آنها را به آب و دي اکسيد کربن (CO2) تبديل کند. اين واکنش، چسبندگي ذرات آلودگي را به سطح کاهش مي‌دهد. از سوي ديگر بر روي يک سطح بسيار آب‌دوست، آب به طور کامل و به صورت يک لايه پخش مي‌شود. اين لايه يکنواخت آبي مي‌تواند ذرات و آلودگي‌هايي را که به‌طور ضعيفي به سطح متصل شده‌اند، از جا کنده و با خود پايين آورد