کاربرد نانوتکنولوژی در صنعت ساختمان(بخش چهارم)

چکیده
کاشی های آنتی باکتریال و رنگ های آنتی باکتریال مبتنی بر فناوری نانو روز به روز حضور پر رنگ تری در صنعت ساختمان دارند. نانوذرات نقره و مس پرکاربردترین این موادند. البته از دی اکسید تیتانیوم نیز به خاطر خاصیت خودتمییزشوندگی آن بسیار استفاده می شود.
تعداد کلمات1000زمان مطالعه5 دقیقه

رضیه برجیان

مقدمه

تولید کاشی ها و رنگ های آنتی باکتریال یکی از بخشهای روبه توسعه در استفاده از فناوری نانو در صنعت ساختمان است. ما در این مقاله به مواد آنتی باکتریال و نانوذرات آنتی باکتریال خواهیم پرداخت.
به‌طورکلی به آن دسته از مواد که به‌صورت ذاتی و به خاطر خواص ملکولی خود توانایی کنترل عوامل بیماری‌زا را دارند، آنتی باکتریال گفته می‌شود.

پوشش‌های آنتی‌باکتریال از تشکیل باکتری‌ها، رشد جلبک‌ها و میکروب‌ها روی سطح جلوگیری می‌کنند. استفاده از پوشش‌های آنتی‌باکتریال باعث حفاظت سطوح در برابر تشکیل کپک و قارچ در اماکن عمومی، سرویس بهداشتی، آشپزخانه‌ها و کارخانجات فراورده‌های غذایی می‌شود. با به‌کارگیری پوشش‌های آنتی‌باکتریال و خود تمیز شونده در کاشی، سرامیک و سنگ و استفاده از آن‌ها در اماکن عمومی نظیر بیمارستان‌ها، از انتشار و انتقال باکتری‌های بیماری‌زا ممانعت به‌عمل‌آمده و به‌این‌ترتیب علاوه بر پیشگیری، از شیوع بیماری در بین افراد جلوگیری می‌شود. همچنین با استفاده از نانو پوشش‌های آنتی‌باکتریال ویژگی ضد باکتری ذاتی در سطوح ایجاد می‌شود که با شست‌وشو یا مواد شوینده از بین نمی‌روند.

کاشی‌های سرامیکی دارای پایداری شیمیایی و ظاهری بالایی هستند و به همین دلیل به‌طور گسترده‌ای در محیط‌های مختلف مانند محیط‌های بیمارستانی و خانگی استفاده می‌شوند. متأسفانه کاشی‌های سرامیکی به‌خودی‌خود دارای خاصیت آنتی‌باکتریال نبوده و میکروارگانیسم‌ها به‌راحتی و به‌خصوص در محیط‌های مرطوب روی سطح آن تکثیر می‌شوند. حضور و تکثیر میکروارگانیسم‌ها روی سطح کاشی، سلامت انسان را به خطر می‌اندازد.

نانو ذرات آنتی‌باکتریال، سازگار با محیط‌زیست و برای بدن انسان بی‌ضرر هستند. بنابراین این نانو ذرات در لعاب کاشی و سرویس‌های بهداشتی،خاصیت آنتی باکتریال دائمی در سطوح کاشی ایجاد می‌شود.

دلیل استفاده از رنگ‌های آنتی باکتریال

با توجه به افزایش روبه رشد جمعیت و درپی آن رشد بسیار سریع باکتری‌های بیماری‌زا و عوامل انتقال‌دهنده‌ آلودگی دانشمندان همواره در تلاش هستند تا با استفاده از روش‌های پیشگیرانه مانع از بروز بیماری شوند.به این منظور تکنولوژی نانو در ساخت محصولات آنتی باکتریال نظیر رنگ‌ها بسیار قابل‌توجه است. نانو ذرات فلزی که در ادامه در مورد آن توضیح خواهیم داد می‌توانند از رشد و نمو باکتری‌ها و قارچ‌ها و دیگر عوامل بیماری‌زا جلوگیری کنند.

در ساخت رنگ‌های آنتی باکتریال نانو ذرات فلزی با رزین و دیگر ترکیبات اولیه رنگ مخلوط می‌شوند و به رنگ خاصیت ضد باکتری می‌دهند.
ویژگی ضد باکتری بودن نقره به علت انتشار آرام و آهسته، اما مداوم یون‌های نقره است.

فرآیند عملکرد مواد آنتی باکتریال

در این فرآیند ذرات نانو به‌مرورزمان یون‌های مثبت فلزی از خود ساطع می‌کنند و این یون‌ها طی واکنش جانشینی پیوندهای دی سولفیدی در دیواره‌ی باکتری را که نقش حفاظتی در مقابل واکنش‌های اکسایش دارند را از بین برده و باعث نابودی باکتری و تخریب غشای سلولی میکروارگانیسم می‌شود. نسبت سطح به حجم این ذرات بسیار بالا است که همین امر باعث می‌شود یون‌ها به‌سرعت منتشرشده و به شکل مؤثرتری باکتری‌ها را نابود کنند. این نانو ذرات در مسیر ماده مغزی سلول انقطاع ایجاد می‌کنند و به این وسیله بدون استفاده از هیچ‌گونه مواد شیمیایی اضافی میکروب‌ها کاملاً نابود می‌شوند.
پوشش‌های آنتی‌باکتریال از تشکیل باکتری‌ها، رشد جلبک‌ها و میکروب‌ها روی سطح جلوگیری می‌کنند. استفاده از پوشش‌های آنتی‌باکتریال باعث حفاظت سطوح در برابر تشکیل کپک و قارچ در اماکن عمومی، سرویس بهداشتی، آشپزخانه‌ها و کارخانجات فراورده‌های غذایی می‌شود.

با به‌کارگیری پوشش‌های آنتی‌باکتریال و خود تمیز شونده در کاشی، سرامیک و سنگ و استفاده از آن‌ها در اماکن عمومی نظیر بیمارستان‌ها، از انتشار و انتقال باکتری‌های بیماری‌زا ممانعت به‌عمل‌آمده و به‌این‌ترتیب علاوه بر پیشگیری، از شیوع بیماری در بین افراد جلوگیری می‌شود. همچنین با استفاده از نانو پوشش‌های آنتی‌باکتریال ویژگی ضد باکتری ذاتی در سطوح ایجاد می‌شود که با شست‌وشو یا مواد شوینده از بین نمی‌روند.[1]

نانو ذرات فلزی با خاصیت ضد میکروبی

نانو ذرات نقره

نانو ذرات نقره، یکی از پرکاربردترین ذرات در حوزه نانو فناوری هستند که به دلیل داشتن خصوصیات ضد میکروبی مشهور بوده و به‌عنوان یک کاتالیست قادرند بیش از ۶۵۰ گونه باکتری، ویروس و قارچ را نابود سازند. نقره در ابعاد بزرگ‌تر، فلزی با خاصیت واکنش دهی کم هست، ولی زمانی که به ابعاد کوچک در حد نانومتر تبدیل می‌شود خاصیت میکروب‌کشی آن بیش از ۹۹ درصد افزایش می‌یابد. حتی امروزه پژوهش‌ها نشان می‌دهند نانوذرات نقره می‌توانند در درمان سرطان نیز نقش ایفا کنند.[2]

نکته جالب اینکه در بررسی‌های انجام‌شده معلوم شد حتی باکتری‌ها و ذراتی مانند استافیلوکاکس و آروس که در برابر آنتی‌بیوتیک‌ها بسیار مقاوم‌اند هم نتوانستند در برابر نانو ذرات نقره مقاومت کنند.[3]

عملکرد ضد باکتری نانو ذرات نقره

ویژگی ضد باکتری بودن نقره به علت انتشار آرام و آهسته، اما مداوم یون‌های نقره است. نسبت سطح به حجم بسیار بالای نانوذرات نقره سبب می‌شود که یون‌ها به سهولت منتشرشده و با سرعت بیشتر و به شکل مؤثرتری میکروب‌ها را بکشند. نانو ذرات نقره در مسیر ماده مغذی سلول انقطاع ایجاد کرده و سبب می‌شوند که دیواره و غشا سلولی میکروب‌ها سست و ناپایدار گردد که این ناپایداری غشای سلولی به معنی مرگ زودرس میکروب خواهد بود. به‌این‌ترتیب، بدون استفاده از هیچ‌گونه ماده شیمیایی، میکروب‌ها را به شکل مؤثری از بین می‌برد
علاوه بر نانو ذرات نقره، نانو ذرات اکسید روی (ZnO)، اکسید مس (CuO)، اکسید آلومینیوم (Al۲O۳)، دی‌اکسید تیتانیوم (TiO۲) و اکسید نیکل (NiO) دارای خاصیت ضد میکروبی قوی در برابر باکتری‌های گوناگون می‌باشند.

نانو ذرات مس

از دیرباز مس هم نظیر فلز نقره به‌عنوان یک فلز ضد میکروب شناسایی‌شده بود و برای پیشگیری از رشد جلبک‌های دریایی در ساخت کشتی‌ها از صفحات مسی استفاده می‌شد. یون‌های نانو ذرات مس به سمت دیواره‌های خارجی باکتری حمله کرده و باعث نابودی آن‌ها می‌شوند. ازآنجایی‌که نسبت سطح به حجم نانو ذرات مس بسیار زیاد است این خاصیت ضد باکتریایی بسیار افزایش می‌یابد.

دی‌اکسید تیتانیوم مناسب برای فضاهای باز و عمومی

نانو ذرات دی‌اکسید تیتانیوم علاوه بر اینکه خواص ضد میکروبی دارند به تصفیه هوا نیز کمک می‌کنند و همچنین خاصیت خودتمیزشوندگی دارند. مکانیزم عمل این نانوذرات به این صورت است که در حضور مولکول‌های آب , با جذب نور ماورای بنفش خورشید , رادیکال آزاد تولید کنند. این رادیکال‌های آزاد بااتصال به آلودگی‌های روی سطوح باعث حذف باکتری‌های موجود می‌شوند. ازآنجایی‌که دی‌اکسید تیتانیوم برای عملکرد مناسب نیاز به اشعه‌ی فرابنفش دارد تنها برای محیط‌های آزاد استفاده می‌شود البته با توجه به واکنش سریع این ذرات با مواد آلی استفاده از این مواد برای رنگ‌های ساختمانی با ساختار آلی ممکن نیست.[4]

پی نوشت
[1]nanoproduct.ir
[2] حوریه خلیلی،فهیمه باغبانی"سنتز سبز نانو ذرات نقره با استفاده از عصاره گیاه دِرمنه و بررسی سمیت سلولی آن روی رده های سلولی سرطان کولون و نرمال" مجله دانشگاه علوم پزشکی ایلام ،تیر96.
[3] nanoproduct.ir
[4]http://decozim.com-8

منابع
http://decozim.com-8
nanoproduct.ir
حوریه خلیلی،فهیمه باغبانی"سنتز سبز نانو ذرات نقره با استفاده از عصاره گیاه دِرمنه و بررسی سمیت سلولی آن روی رده های سلولی سرطان کولون و نرمال" مجله دانشگاه علوم پزشکی ایلام ،تیر96.