Nanoteknologian ja nanomateriaalien käyttö rakentamisessa

Transkriptio

1 Nanoteknologian ja nanomateriaalien käyttö rakentamisessa Niina Nieminen Teknologiakeskus KETEK Oy Nanoteknologian osaamisklusteri

2 TEKNOLOGIAKESKUS KETEK OY Kokkolassa sijaitseva yritysten osaamisen kehittämiseen erikoistunut teknologiakeskus Yrityspalvelut: Tuote-, teknologia- ja prosessikehitys Analyysi- ja testauspalvelut Innovaatioiden hankkeistaminen ja rahoitusvaihtoehtojen selvittäminen tiedonhaku ja patenttikartoitukset Omistajat: Kokkolan kaupunki, 51 % Pietarsaaren kaupunki, 7 % Keski-Pohjanmaan koulutuskuntayhtymä, 27 % Keski-Pohjanmaan ammattikorkeakoulu, 15 % Henkilöstöä: n. 35 KETEK

3 Mitä nanoteknologia on? Nanoteknologia on tutkimusta ja teknologista kehitystä atomi-, molekyyli- ja makromolekyylitasoilla, missä etäisyydet yltävät yhdestä nanometristä sataan nanometriin (1 100 nm). Siirryttäessä nanomittakaavaan tuntemamme materiaalit muuttuvat fysikaaliskemiallisilta ja biologisilta ominaisuuksiltaan, mihin perustuu nanotieteiden mahdollisuus luoda kokonaan uusia materiaaleja. Monesti vahvasti poikkitieteellistä. Mittakaava + uutuus + kontrolloitavuus + hyödyntäminen 3

4 Kuinka pieni nano on? nm

5 Rakenteet Nanomodifioituja rakenteita ja materiaaleja, esim. nanosavea tai muita täyteaineita, komposiitteja tai hartseja käytetään mm. - Eristeet - Tierakenteet, esim. asfaltti - Sementti, betoni, teräs - Puu, puu-muovikomposiitit

6 Betoni Betonin mekaanisten ja fyysisten ominaisuuksien parantamiseen nanosilika (nano-sio 2 ) & moniseinäiset hiilinanoputket Nanosilika - lisää betonin puristuslujuutta - tiivistää ja kasvattaa tiheyttä - katkaisee kapillaari-ilmiön - kalkin liukeneminen betonista ajan kuluessa saadaan estettyä Hiilinanoputket (CNT) - betonilaatuja joiden puristuslujuus yli 200 Mpa Nanolitium - puhtaana pysyviä pinnoitteita, jotka kemiallisesti reagoivat betonin kanssa muodostaen tasaisen ja kovan kulutusta kestävän pinnan

7 Eristeet Eristemateriaali -Eristysjärjestelmät -Tyhjiöeriste -Aerogeeli -Mikrohuokoiset eristeet -Tekniset eristeet -Valmistaja: Vicover

8 Sooli-geelipinnoitteet Lisäarvona: Antimikrobisuus Puhtaana pysyvyys / helposti puhdistettavissa oleva pinta Kulutuksen kesto - Voidaan levittää esim. siveltimellä, telalla, ruiskuttamalla, dippaamalla - Yleinen sovellutus markkinoilla olevissa tuotteissa

9 Lotuksen lehti-ilmiö Superhydrofobinen = vettä hylkivä Lotus-efekti perustuu pinnan nanokarheuteen, joka aiheuttaa veden pisaroitumisen palloksi pinnalle vierivät pisarat kuljettavat lian pois pinnalta

10 Superhydrofiilisyys Vesi muodostaa pintaan kalvon, joka valuessaan kuljettaa likajäämät pois pinnalta Saadaan pinnoille käyttämällä esim. titaanidioksidia Vasemmalla puolella TiO2 pinnoitettu sementtiseinä Fotokatalyysi = UV-valon ja fotokatalyyttisen aineen yhteisvaikutuksesta tapahtuva orgaanisen aineen hajoaminen esim. lika / rasva / home

11 Pinnoitteet Graffitisuojapinnoitteet (rakennusten ulkoseinät) rautatieasemat turvallisuutta käyttäjille Likaantumisen esto tai helposti puhtaana pidettävät pinnat (ulko- ja sisäpinnat, myös tekstiilit) Julkiset tilat ympäristöystävällisyys kemikaalikulutuksen vähenemisen kautta

12 Pinnoitteet Antibakteeriset pinnoitteet (sisäpinnat) Päiväkodit, koulut, vanhusten hoito epidemioiden ehkäiseminen tai sairastapauksien vähentäminen Paloturvallisuuspinnoitteet; Puurakenteet, tekstiilit Kulutuksen kestoa parantavat pinnoitteet Julkiset kovalla käytöllä olevat lattiat

13 Puhtaanapysyvä pinnoite betonille Itsepuhdistuva, valokatalyyttinen, mikrokarhea, vettä hylkivä, läpinäkyvä, höyryä läpäisevä nano-tio 2 - sooligeelipinnoite. Pinnoitteen kuivuminen tapahtuu hydrolyysin kautta. Aine levitetään kuivalle pinnalle. Pidättää UV-säteilyä. Ei pakkasvaurioita. Pinnoite on jäykkä, jolloin lämpöliikkeen aiheuttamien mikrohalkeamien sekä komponenttina olevan kiinteän nanoaineen johdosta pinta läpäisee vesihöyryä.

14 Nanoteknologiaa asumisessa Kilpailija Puhdistusajat: 51 sec Avalon 27 Kromi 20 sec > 5 min Naarmuuntumiselta ja mikrobikasvulta suojaava parkettilakka Ohut ja joustava lakkakerros, eliminoi mikronaarmuja Antimikrobi-ominaisuus perustuu hopeaioneihin Nanopinnote helpottaa ja nopeuttaa siivoamista merkittävästi

15 Pinnoitemateriaalivalmistajia -Abonano (Turku) -Millidyne (Tampere) -Varicoats (Sipoo) -A.Graveolens (Lahti): paloturvallisuus Pinnoitepalveluita: -Uudenmaan Pintasuojaus (Pukkila): ulko- ja sisäpinnat -Milliclean (Turku yhteistyö Millidynen kanssa)

16 Energian tuotto Tuulivoima -Esim pienvoimaloita useamman omakotitalon energiantuottoon -Maailman ensimmäinen nanoteknologiaan perustuva tuulivoimalan siipi, Hybtonite kevytsiipirakenne: hiilinanoputkivahvisteista epoksia Siipikoko on voitu kaksinkertaistaa ja voiman tuottoa kasvattaa 30 % suuremmaksi Mahdollistaa sähköntuoton jo alhaisilla tuulennopeuksilla Myös maailman suurimmat massatuotannossa olevat tuulimyllyt (siiven pituus 61,5 m) on valmistettu käyttämällä Hybtonite epoksia

17 Energian tuotto Aurinkovoima -Lämmöntuotto -Sähköntuotto -Keräimen pinnassa nanorakenteinen keraamipinnoite (Si, Al & Ti) -Keraami erittäin sään kestävä, myös hankalissa olosuhteissa - Kerää auringonsäteilyn 96% ( )

18 Kiitos Lisätietoja: Nanoteknologian klusteriohjelma