رساله ,طراحی, مرکز همایش ,و, تحقیقات, نانو تکنولوژی

فهرست مطالب

عنوان صفحه

چکیده……………………………………………..……..1

فصل اول: کلیات تحقیق………………………………………………………………………………………….. 2

1-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………… 3

1-2- بیان مسئله……………………………………………………………………………………………………… 4

1-3- ضرورت انجام تحقیق………………………………………………………………………………………. 5

1-4- اهداف پژوهش……………………………………………………………………………………………….. 6

1-5- پرسش اصلی تحقیق (مسأله تحقیق)…………………………………………………………………….. 6

1-6- فرضیه………………………………………………………………………………………………………….. 6

فصل دوم: مفاهیم نانو فناوری…………………………………………………………………………………… 7

2-1- تعریف نانو……………………………………………………………………………………………………. 8

2-2- مقیاس نانو…………………………………………………………………………………………………….. 8

2-3- تعریف فناوری نانو………………………………………………………………………………………….. 8

2-4- چرا نانو فناوری؟…………………………………………………………………………………………….. 9

2-5- تاریخچه فناوری نانو………………………………………………………………………………………… 10

2-6- تقویم توسعه فناوری نانو…………………………………………………………………………………… 13

2-7- وضعیت جهانی نانو فناوری……………………………………………………………………………….. 16

2-8- ماهیت و ساختار فناوری نانو……………………………………………………………………………… 18

2-9- اهمیت و ضرورت فناوری نانو…………………………………………………………………………… 19

2-9-1- ضرورت اولویت دادن به توسعه فناوری نانو در ایران…………………………………………… 20

2-10- آینده توسعه فناوری نانو………………………………………………………………………………….. 20

2-10-1- فناوری های قابل دسترس در کوتاه مدت…………………………………………………………. 21

2-10-2- فناوری های قابل دسترس در میان مدت …………………………………………………………. 21

2-10-3- فناوری های قابل دسترس در بلند مدت………………………………………………………….. 21

فصل سوم : نانو در معماری……………………………………………………………………………………….. 22

3-1- نانو .ذرات…………………………………………………………………………………………………….. 23

3-1-1- منابع نانو ذرات…………………………………………………………………………………………… 23

3-2- فولرین های کربنی …………………………………………………………………………………………. 24

3-2-1- باکی بال……………………………………………………………………………………………………. 24

3-2-2- نانو لوله های کربنی …………………………………………………………………………………….. 24

3-2-2-1-انواع نانو لوله………………………………………………………………………………………… 25

3-3- نانو معماری…………………………………………………………………………………………………… 26

3-3-1- فناوری نانو در معماری…………………………………………………………………………………. 26

3-4-تاثیرات مواد و مصالح بر معماری…………………………………………………………………………. 27

3-5-تولید بتن هایی با کارایی بالاتر…………………………………………………………………………….. 28

3-5-1-نانو سیلیکا استحکام بتن را افزایش می دهد…………………………………………………………. 29

3-5-2-بتن خود ترمیم کننده ترک……………………………………………………………………………….. 30

3-5-3-بتن های خود تمیز شونده و آلاینده زدا………………………………………………………………. 30

3-6-خواص و کاربرد نانو ذرات آهن………………………………………………………………………….. 30

3-6-1-مزایا و ویژگی های نانو ذرات آهن…………………………………………………………………… 31

3-6-2-روش های تولید نانو پودر آهن………………………………………………………………………… 32

3-6-3-افزایش استحکام فولاد با استفاده از فناوری نانو……………………………………………………. 32

3-6-4-افزایش مقاومت به خوردگی فولاد با استفاده از نانو فناوری…………………………………….. 33

3-6-5-افزایش مقاومت دربرابر خوردگی با نانو لوله های کربنی………………………………………… 33

3-7-گچ،آجر و سیمان متاثر از فناوری نانو……………………………………………………………………. 34

3-8- کاشی و سرامیک خود تمیز شونده……………………………………………………………………….. 35

3-8-1- سرامیک خود ترمیم گر………………………………………………………………………………….. 35

3-9-افزایش ماندگاری چوب با استفاده از فناوری نانو……………………………………………………… 36

3-10-کاربردهای فناوری نانو در صنعت شیشه………………………………………………………………. 37

3-10-1-شیشه های خود تمیز شونده…………………………………………………………………………… 37

3-10-2-برخی مزایا و ویژگی های شیشه های خود تمیز شونده…………………………………………. 38

3-10-3-شیشه های رنگی حاوی نانو ذرات………………………………………………………………….. 39

3-10-4-شیشه های نانو متخلخل………………………………………………………………………………… 39

3-10-5-شیشه های ذخیره کننده انرژی………………………………………………………………………… 40

3-11-نانوپوشش های هوشمند…………………………………………………………………………………… 41

3-11-1- نانوپوشش های هوشمند تمیز شونده……………………………………………………………….. 42

3-11-2- نانو پوشش های هوشمند ت صفیه کننده هوا…………………………………………………….. 42

3-11-3-تولید پوشش های ضد مه با استفاده از نانو ذرات………………………………………………… 43

3-11-4- پوشش های ضد نقش وضد نوشتار(ضد دیوار نویسی)………………………………………… 43

3-12- دستگاه تصفیه کننده هوای اتاق………………………………………………………………………….. 46

3-13- آئروژل ها……………………………………………………………………………………………………. 47

3-14- نانوژل…………………………………………………………………………………………………………. 47

3-15-ساخت سلول های خورشیدی سه بعدی با استفاده از نانو لوله های کربنی……………………… 48

فصل چهارم:تحلیل وبررسی نمونه های مشابه…………………………………………………………………. 50

4-1- عملکردهای مهم مراکز تحقیقاتی…………………………………………………………………………. 51

4-2-مرکز تحقیقات نانو فناوری دافیلدهال دانشگاه کرنل………………………………………………….. 52

4-3-مرکز تحقیقات نانو فناوری بیرک دانشگاه پرودو در ایندیانا…………………………………………. 54

4-4-آزمایشگاه ملی بروکهان(مرکز نانو مواد کاربردی، نیویورک) ………………………………………… 56

4-5- مرکز تحقیقات نانو فناوری مارکوس…………………………………………………………………….. 57

فصل پنجم: اصول ، استانداردها،ضوابط طراحی وبرنامه فیزیکی …………………………………….. 58

5-1- فعالیت های ایران در حوزه استاندارد سازی فناوری نانو……………………………………………. 59

5-1-1- استانداردهای ملی ایران…………………………………………………………………………………. 59

5-2- سایر فعالیت های جهانی استانداردسازی فناوری نانو……………………………………………….. 60

– کمیته E56 مؤسسه استاندارد ASTM……………………………………………………………………… 60

– کمیته IEC/TC113……………………………………………………………………………………………. 60

– کمیته استانداردسازی فناوری نانو (CEN/TC352)…………………………………………………….. 61

– انجمن فناوری نانو مؤسسه IEEE……………………………………………………………………………. 61

– کمیته ملی فناوری نانو انگلستان (NTI/1)…………………………………………………………………. 62

– کمیته استاندارد فناوری نانو کره جنوبی………………………………………………………………………. 62

– کمیته ملی استاندارد نانو چین (SAC/TC279)…………………………………………………………. 62

– هیأت استانداردهای فناوری نانو مؤسسه استاندارد آمریکا (ANSI-NSP)…………………………. 62

– کمیته استاندارد نانو آلمان………………………………………………………………………………………… 62

5-3- درخت فناوری نانو………………………………………………………………………………………….. 63

5-4-استانداردها و ضوابط در طراحی آزمایشگاه…………………………………………………………….. 70

5-4-1-مدول طراحی آزمایشگاه و فضاهای جانبی آن……………………………………………………… 70

5-4-2- مدول آزمایشگاه………………………………………………………………………………………….. 70

5-5- برنامه فیزیکی…………………………………………………………………………………………………. 71

فصل ششم:طراحی ………………………………………………………………………………………………….. 75

بخش اول:مطالعات طبیعی،اقلیمی وجغرافیایی………………………………………………………………… 76

6-1-1-بررسی مشخصات جغرافیایی شهر تهران…………………………………………………………….. 77

6-1-1-1-بررسی مشخصات جغرافیایی منطقه……………………………………………………………….. 77

6-1-2-بررسی مشخصات اقلیمی تهران……………………………………………………………………….. 78

6-1-2-1- دما……………………………………………………………………………………………………….. 78

6-1-2-2-رطوبت نسبی…………………………………………………………………………………………… 79

6-1-2-3-بارندگی………………………………………………………………………………………………….. 79

6-1-2-4سابقه یخبندان…………………………………………………………………………………………….. 80

6-1-2-5- تابش آفتاب……………………………………………………………………………………………. 80

6-1-2-6- باد………………………………………………………………………………………………………… 81

6-1-3-جهت استقرار ساختمان………………………………………………………………………………….. 82

6-1-4- وضعیت توپوگرافی وشیب منطقه…………………………………………………………………….. 83

6-1-5- منابع آب موجود در منطقه……………………………………………………………………………… 84

6-1-5-1- آبهای زیر زمینی منطقه………………………………………………………………………………. 84

6-1-5-2-آبهای سطحی منطقه…………………………………………………………………………………… 85

6-1-6-شبکه ی حمل ونقل ودسترسی به منطقه……………………………………………………………… 85

6-1-7-انواع کاربری اراضی در منطقه………………………………………………………………………….. 86

بخش دوم:تحلیل سازه،تحلیل سایت ومدارک طراحی……………………………………………………….. 87

6-2-1-نانو فناوری وتاسیسات مکانیکی ساختمان…………………………………………………………… 88

6-2-1-1-نانو مواد تغییر فازدهنده………………………………………………………………………………. 88

6-2-2-نانو فناوری وتاسیسات الکتریکی ساختمان…………………………………………………………. 89

6-2-2-1-تاسیسات نور پردازی وفناوری نانو………………………………………………………………… 89

6-2-3-تحلیل سایت……………………………………………………………………………………………….. 90

6-2-3-1-دلایل انتخاب سایت مورد نظر……………………………………………………………………… 90

فهرست منابع فارسی

فهرست منابع غیرفارسی

چکیده انگلیسی

چکیده

بالا بودن شدت انرژی ، امروزه تبدیل به یکی از اساسی ترین معضلات اقتصادی اجتماعی کشور ما شده است و به علت گره خوردن با سایر مسائل فرهنگی و سیاسی ، حل آن از طریق اصلاح سیستم قیمت گذاری تا به حال ممکن نشده است . لذا کشور ما بایستی در این زمینه فعالیت نموده و با ایجاد و توسعه و حتی انتقال فناوریهای نو ، کاهش مصرف انرژی را محقق سازد . یکی از جدیدترین فناوری هایی که در این زمینه وجود دارد نانو تکنولوژی است.

اولین جرقه دانش نانو در سال 1959 توسط ریچارد فاینمن زده شد و متخصصانی چون پیتر ایدون این فن آوری برتر را در معماری مطرح کردند . ایده هایی که بر پایه فرضیه فاینمن ، در اوایل دهه 90 میلادی توسط درکسلر مطرح شد ، باعث گردید تا در سال 1997 پایه های فناوری نانو پی ریزی شود .

نانو فناوری یعنی ساخت مواد ، ابزار و سیستم های کاربردی و هوشمند در ابعاد 100-1 نانومتر ( یک نانو متر : یک ده میلیونیم سانتی متر ) و به کار گرفتن خواص فیزیکی ، شیمیایی ، زیستی ، مکانیکی و الکتریکی و کنترل رفتار و خواص مواد و کالاهایی که با آنها ساخته می شود .

نانو تکنولوژی یا دانش ذرات بنیادین گامیست در راستای توسعه ابزارهایی قوی در معماری و شهرسازی که می توانند به ما در حفظ اکوسیستم غالب ، استفاده از انرژی پاک ، ساختن کلان شهرها ، ایجاد فضاهای مجازی و… کمک کند .

یک ساختمان هوشمند ، ساختمانی است که خود فکر می کند و با سنجیدن نیاز های ساکنانش در جهت رفع آن گام بر می دارد . نانو ساختارها تلاش بی وقفه طراحان و معماران را برای رسیدن به فرم های جدید ، سازگار با محیط و عملکردگرا به نتیجه می رسانند .

1-1- مقدمه

با شروع قرن 19 میلادی پیشرفت علم تحولات چشمگیری در عرصه زندگی بشر ایجاد کرد. از آن زمان به بعد فناوری با گام های بلندی به پیش آمد و زندگی انسانها را دگرگون ساخت. زمانی که قرن بیستم آغاز شد انسان بسیار سخت می توانست درک کند که خودروها و هواپیماها چگونه کار می کنند، عبور از دیوار صوتی غیرممکن و بهره گیری از انرژی اتمی فقط در تئوری وجود داشت. امروزه نیز در ابتدای قرن بیست و یکم بسیار دشوار است که باور کنیم بشر با روباتهای میکروسکوپی خواهد داشت که امراض را نابود و مرگ و میرها را کاهش و طول عمر بشر را افزایش خواهد داد. حتی نمی توان تصویری را در ذهن ساخت که در یک خط مونتاژ میکروسکوپی، مکعب هایی از DNA بر روی یک تسمه نقاله از جنس سیلیکان به اندازه ضخامت یک موی تازه روئیده انسان در حال حرکت است و در کنار تسمه، روباتهایی مولکول های جداگانه ای را بر روی مکعب ها مونتاژ می نمایند و سازه های بزرگ می سازند. به دنبال سیل خروشان تحولات، فناوری های نوین پا به عرصه زندگی بشر می گذارند. تولد چنین محصولات خارق العاده و نمایش چنین تصاویر مربع حاصل بخشی از دانش بشری است که به آن نانو فناوری می گویند.

فناوری نانو، عبارت است از توانایی در کنترل ماهرانه مواد در مقیاس کمتر از یک میلیونیوم ماده که پتانسیل و قابلیت تغییر محیط و ساخت و ساز را دارد. بر این اساس فناوری نانو بر آن است تا هر چیزی از واکنش های شیمیایی گرفته تا رایانه ها و حتی اشیایی که در تصور انسان هم نمی گنجد را تغییر دهد یا از ابتدا طراحی کند. بنابراین این فناوری منجر به تغییرات اساسی در زندگی ما خواهد شد که در همه زمینه ها تجلی خواهد یافت.

1-2- بیان مسئله

بالا بودن شدت انرژی ، امروزه تبدیل به یکی از اساسی ترین معضلات اقتصادی اجتماعی کشور ما شده است و به علت گره خوردن با سایر مسائل فرهنگی و سیاسی ، حل آن از طریق اصلاح سیستم قیمت گذاری تا به حال ممکن نشده است . ابتدا باید توجه داشت که اصلاح قیمت ها به تنهایی برای بهینه سازی مصرف انرژی کافی نیست و نیاز به فناوری های جدید در این زمینه قطعی می باشد . لذا کشور ما بایستی در این زمینه فعالیت نموده و با ایجاد و توسعه و حتی انتقال فناوریهای نو ، کاهش مصرف انرژی را محقق می سازد . یکی از جدیدترین فناوری هایی که در این زمینه وجود دارد نانو تکنولوژی است .

اولین جرقه دانش نانو در سال 1959 توسط ریچارد فاینمن زده شد و متخصصانی چون پیتر ایدون این فن آوری برتر را در معماری مطرح کردند . ایده هایی که بر پایه فرضیه فاینمن ، در اوایل دهه 90 میلادی توسط درکسلر مطرح شد ، باعث گردید تا در سال 1997 پایه های فناوری نانو پی ریزی شود .

نانو فناوری یعنی ساخت مواد ، ابزار و سیستم های کاربردی و هوشمند در ابعاد 100-1 نانومتر ( یک نانو متر : یک ده میلیونیم سانتی متر ) و به کار گرفتن خواص فیزیکی ، شیمیایی ، زیستی ، مکانیکی و الکتریکی و کنترل رفتار و خواص مواد و کالاهایی که با آنها ساخته می شود تا سطح میکروسکوپی .

نانو تکنولوژی یا دانش ذرات بنیادین گامیست در راستای توسعه ابزارهایی قوی در معماری و شهرسازی که می توانند به ما در حفظ اکوسیستم غالب ، استفاده از انرژی پاک ، ساختن کلان شهرها ، ایجاد فضاهای مجازی ، سالن های ضد جاذبه ، عینیت بخشیدن به تله پارتیشن ها و تئوری های مختلف کمک کند ، با کمک این فناوری نوین به سمت مصالح ساده ای خواهیم رفت که در مقیاس بسیار کوچک نانو طراحی شده اند . ساختمان های آینده بی نیاز از انرژی ، ساختمان هایی خواهند بود که از شبکه های خارجی استفاده نمی کنند .

در بخش ساختمان ، فناوری نانو را می توان نوعی « فناوری توانا کننده » نامید که بشر را قادر می کند تا با بهره گیری از چنین فناوری جالبی ، عرصه های جدیدی از توسعه و پیشرفت را فراروی خود تصور کند .

در واقع نانو معماری ، تلفیق فناوری نانو با معماری است که با استفاده از محصولات نانو ، نانو مواد ، نانو ارتباطات و حتی اشکال و فرم های نانو میسر می شود . نانو معماری به معنای ایجاد تحول در معماری با توجه به انقلاب فناوری نانو در قرن بیست و یکم است .کاربرد فناوری نانو در معماری ، گستره وسیعی از مصالح و تجهیزات را در برمی گیرد که هدف از آن ، عینیت بخشیدن و عملی کردن نظریه هاست .

مسلما با قابلیت های فناوری نانو ، معماران دیگر محدود نخواهند بود و فکر اجرای طرح ، ایده آنها را محدود نخواهد کرد . رفتار سازه ها و ساختمانها کاملا عملکرد گرا و زمینه گرا می شوند ، آنها قادر خواهند بود که با انواع دماها ، جریان های هوا ، مصرف انرژی و دیگر شرایط اقلیمی ، زمین شناسی و….. هوشمندانه وفق داده شوند . تمام این شرایط نیز توسط برنامه ریزان طراحی به صورت داده های خام به ساختمان و سازه های آن داده می شود تا در صورت مواجهه با تغییر هر عامل مؤثر بر شرایط زندگی انسان ، در جهت رسیدن به محدوده آسایش او ،در محیط سازگار شوند .

یک ساختمان هوشمند ، ساختمانی است که خود فکر می کند و با سنجیدن نیاز های ساکنانش در جهت رفع آن گام بر می دارد . نانو ساختارها تلاش بی وقفه طراحان و معماران را برای رسیدن به فرم های جدید ، سازگار با محیط و عملکردگرا به نتیجه می رسانند .

1-3- ضرورت انجام تحقیق

فناوری نانو را باید با دید بلند مدت مورد بررسی قرار داد. زیرا ریشه بسیاری از تحولات فنی و فناورانه در قرن حاضر خواهد بود. تصمیم گیری برای حضور در فناوری های جدید از جمله نانو باید در زمان مناسب انجام شود. در غیر این صورت بعد از فعالیت وسیع کشورها و شکل گیری بازارهای آن، زیاد سودمند نخواهد بود. کشور ایران در زمینه فناوری نانو عقب نیست و متخصصان آماده کار در کشور وجود دارند و حتی در بعضی زمینه ها محصولاتی نیز در مقیاس آزمایشگاهی و یا حتی انبوه تولید شده است. برخی از دلایل اهمیت و اولویت توسعه این فناوری را می توان به شرح زیر بیان کرد:

– فناوری نانو، یک فناوری عام و فراگیر است که در بسیاری از فناوری های دیگر کاربرد داشته و در بعضی از آنها تحول ایجاد می کند؛

– تأثیر زیاد فناوری نانو بر رفاه و زندگی مردم؛

– تأثیر زیاد فناوری نانو بر امنیت و دفاع؛

– تأثیر زیاد فناوری نانو بر حفظ محیط زیست؛

– فناوری نانو تمام دستاوردهای گذشته بشر را که در ماده تحقق یافته است، متحول می سازد. در واقع تحول فناوری نانو ظرف چند دهه به اندازه تحولات چندین قرن خواهد بود.