Nanotechnológia
1959-ben Richard P. Feynman Nobel-díjas tudós megjósolta, hogy egy napon a tudomány segítségével képesek leszünk egy enciklopédia tartalmát egyetlen tűhegyre felírni. A témában az elso tudományos közlemény 1981. szeptemberében látott napvilágot. 1989-ben az IBM kutatói 35 xenon atomot helyeztek el egy -270 °C fokra hűtött felületre úgy, hogy az atomok az IBM betűit formálták meg.
|
Ma már különleges anyagokkal és speciális eljárásokkal parányi motorokat, eszközöket és a jóslathoz kapcsolódóan miniatűr, nanométer nagyságrendű betűket is képesek vagyunk készíteni. A tudomány minden területén forradalmat jelent az új szemlélet, nem kellett sokat várni, amíg az építőiparban is megjelentek az első nanotechnológiai fejlesztések. |
|
A nano görög eredetű szó, jelentése: törpe. A mértékegységek rendszerében a nanométer az 1 milliméter 1 milliomodrésze, vagy szakszerűbben inkább úgy mondjuk, hogy 10 a mínusz kilencediken méter. Vagyis az atomok és molekulák világában kell gondolkodnunk. (Egy nano szerkezeti részecske úgy viszonyul nagyságilag egy focilabdához, mint a focilabda a földgolyóhoz.)
A nanotechnológia révén kis szerkezeti egységeket és részecskéket terveznek és építenek meg az elem periódusos rendszerének segítségével. A technológia teljesen új felhasználási terüleket tesz elérhetővé. Forradalmi változáson mennek át a nanotechnológiával kezelt felületek, anyagok tulajdonságai. Több évtizedig tartott, amíg az ipari feltételek készen álltak a nanotechnológia megvalósításához. A szerves és szervetlen mikrorészecskék kombinálásával új tulajdonságokkal rendelkező anyagokat, gépeket és rendszereket állítanak elő. Ilyen tulajdonságok többek között az átlátszóság, a karcolás- és kopásállóság, az elektromos vezetőképesség, a korrózióvédelem. Az egyes jellemzők tetszés szerint kombinálhatók is egymással. Ezekkel az új anyagokkal a mindennapokban használatos termékeket is gyártunk már, úgymint eső-, szennyeződéstaszító és napvédőszer, sebtapasz antibiotikus tulajdonságokkal stb.
Utánozzuk a természetet
Az ember mindig igyekezett ellesni a természet tökéletes megoldásait.
A lótuszvirág már évezredek óta a tökéletes tisztaság jelképe. Bármilyen szennyezett a víz, a felületén a növények makulátlanul tiszták. A növény levele lepergeti az esővizet, és ezzel együtt minden szennyeződést. Még a sűrű folyású anyagok, mint a méz, az olaj, a ragasztó sem tapad meg rajta. Ez az öntisztulás jelensége, amelyet a szakemberek lótuszeffektusnak is neveznek. A tökéletes felületről a vízcseppekkel a szennyeződések le tudnak gurulni. Egy német botanikaprofesszor szerint a lényeg a különböző felületszerkezetekben keresendő. A felületet mikroszkopikus cellakiemelkedések alkotják, amelyeken kisebb kristályok is elhelyezkednek. Ez a dupla struktúra okozza a lenyűgöző fizikai hatást: a vízcseppek, amelyek a levélre hullanak, a felületfeszültségtől gömbformát alkotnak, legurulnak a levélről, és egyúttal magukkal viszik a szennyeződést is.
Az ember megpróbálta a természetnek ezt a tulajdonságát utánozni, pl. olajjal, teflonnal, szilikonnal, viasszal bevonni a felületet. Ezek a rétegek víztaszítók, ritkán olajtaszítók is.
A nanotechnológiával a lótuszlevelek felületszerkezetéhez hasonló szerkezetet tudunk kialakítani. A felvitt nanoréteg szoros kapcsolatot létesít a felülettel, és egyben annak részévé is válik. Ennek következtében nem lehet többé csak rétegről beszélni. Az anyagok és a felületek új tulajdonságokkal gazdagodnak, amelyek mostantól túltesznek minden eddigi ismereten.
Felületkezelés, tökéletesítés
Felvitel közben a felületkezelő anyag 3 eleme intelligensen elrendeződik egymás alatt. A kapcsolódó komponens (piros) a kezelendő felületre vándorol, és homogén kötődést alakít ki azzal, közben egyúttal a felület részévé is válik. Erre épül egy ultravékony, üvegkeménységű réteg (kék), amely rendkívül hosszú ideig tartós, és a felületet a legagresszívebb külső hatásoktól is képes megvédeni. A nano- (tapadást gátló) részecskék (fehér) rendeződnek legfölülre. Ezek együttese eredményezi a lótuszeffektusnak nevezett lepergető hatást.
A védőrétegek a megszilárdulás után kémiailag és mechanikailag is rendkívül terhelhetők. UV-hatásnak ellenállnak, fagyállóak, esetenként 450 °C-ig hőállóak. A felületi szilárdságuk és a karcmentességük látványosan javul - nagyon erős környezeti hatásnak sem marad nyoma. A kezelt felületet kefével, de még magas nyomású tisztítóval (maximum 50-60 bar) is lehet tisztítani.
A nanotermékeket folyamatosan tökéletesítik, egyre nagyobb lesz a felhasználási körbe tartozó anyagok száma. Ma már gyakorlat bizonyítja, hogy milyen kiválóan alkalmazható üveg-, kerámia-, kő-, és betonfelületekhez, vakolatokhoz, falazatokhoz, sőt még textíliákhoz is.
A nanokezelt anyagok felületei csak vízzel tisztíthatók. Ráadásul sokkal ritkábban szorulnak tisztításra. Ezáltal jelentősen csökken az igény a környezetre és egészségre is ártalmas, hagyományos tisztítószerek használatára.
A kezelt felület előnyei
Mivel a kezelt felületen nem tapad meg a szennyeződés, kiküszöbölhető a tisztítószerek használata, ugyanakkor ritkábban és egyszerűbben kell tisztítani, ez pedig jelentős idő- és költségmegtakarítást jelent. Nem látszik meg rajta az ujjlenyomat, a felületkezelés hosszú ideig tartó védelmet biztosít, grafiti-ellenes védelmet nyújt. Jelentős tulajdonsága a korrózióvédelem, a hatékony karcvédelem és a hosszan tartó védelem az időjárás káros hatásai ellen.
Teljes mértékben PH-semleges, nem mérgező (élelmiszerrel érintkezhet), antibakteriális és antiallergén hatású.
Alkalmazási lehetőségek
A nanotechnológia felhasználása igen sok területen lehetséges: gyógyászat, elektrotechnika, légi- és űrutazás, szépségipar, vendéglátás. Ipari és lakossági méretekben is.
A nanotechnika előnyeivel a napi gyakorlati élet szinte minden területén találkozhatunk. Nemcsak a munkánk során, hanem a szabadidőnkben is. Gondoljunk például a síelőkre, az eszközök csúszós felületének védelmére. A műanyag felületeket nem rongálja az időjárás.
A bevonat nagy ellenálló képességet biztosít fa és kő felületeken, a homlokzati felületeken. Az anyag ellenáll az UV-hatásnak, egyben páraáteresztő is. Anti-grafiti hatását a termék speciális tapadásgátló védelmének köszönheti. A különféle kültéri burkolatok szerkezetébe nem jut be a víz, ezáltal fokozza a fagyállóságot.
Kül- és beltéri burkolatnak fokozott kopás- és karcállóságot biztosít, ezzel a burkolatokkal szemben támasztott (szinte összes) követelményeknek megfelel. Külön érdekessége az esztétikai megjelenés. Az anyaggal kezelt felületeknek különös fénye van.
Gépjárműveknél esős időben sokkal jobban átlátunk az ablakokon, nappal és éjjel is. A vízcsepp a rátapadt szennyeződéssel egyszerűen legurul, a rovar, a jég könnyen eltávolítható lesz. Az új eljárással az autók lakkozását is óvják. Ezáltal nem kell többé polírozni, a tisztításhoz csak víz szükséges. Védi a fémfelületeket (többek közt az alumínium, a krómozott, és a nemesacél felületeket is), a textilt, a bőrt a zsírtól, az ujjlenyomatoktól és egyéb szennyeződésektől.
Alkalmazható kerámián és zománcozott felületen (csempék, mosdók, zuhanyozók, fürdőkádak, bidék, vécék stb.). A felületkezelt anyagokon megoldott a hosszantartó fertőtlenítés.
A nanoeljárás alkalmazása jelentős az építészeti üvegeknél. Tökéletes bevonatot jelent az összes külső és belső üvegfelületen. Különösen nagy jelentőséget kap majd a magas épületeknél, az üveg- és függönyfalaknál. A drága és impozáns középületek homlokzatának takarítása nagy gondot, idő- és költségráfordítást igényel. Állványozás, ipari alpinisták alkalmazása, mind-mind emelik a fenntartási költségeket. Az ismertetett eljárással akár a tetőablakok, az ablakok, a teraszajtók, a télikertek, a kirakatok, a tükrök láthatatlan védelmet kapnak nemcsak a környezeti szennyeződések, hanem a baktériumok, a mohák és az algák ellen is.