کاربرد نانو در زلزله
فناوری نانو در دو راستای مختلف می‌تواند از مخاطرات زمین‌لرزه بکاهد. کنترل سازه‌ها،جلوگیری از حرکت گسلها.
کاربرد فناوری نانو در کنترل زلزله
همان طور که می دانیم حرکات ناگهانی گسلهاست، که باعث وقوع زمین‌لرزه‌های هولناک می‌شود و حرکات آهسته و مداوم تنها باعث حرکات جزئی شده و زلزله ای ایجاد نمی‌کند.تحقیقات نشان داده که نانوذرات قابلیت از بین بردن یا کم‌کردن اثر گسل‌های فعال زمین لرزه‌ای را دارند. تحقیقاتی که در برخی از کشورهای دنیا آغاز شده نشان می‌دهد ذراتی که درحالت پودرهای نانویی در زمان سایش دو گسل پراکنده میشوند، می‌توانند به‌عنوان روغن بین دو گسل عمل کنند. زمانی که دو گسل در کنار هم حرکت می‌کنند پودرهایی در مقیاس نانو از آنها ساطع می‌شود که به اعتقاد دانشمندان و محققان علوم زمین می‌تواند گسلها را صیقل‌کاری کند و از اصطکاک آنها بکاهد؛ این فرضیه‌ای است که بین محققان مطرح شده و درحال بررسی است. محققان معتقدند که اگر این پودرهای نانویی را به گسل‌های زلزله‌خیز و فعال تزریق کنیم می‌توان تا حد زیادی فعالیت گسل‌های فعال را کاهش داد.
فناوری نانو وامکان پیش بینی زلزله
استفاده از نانو حسگرها و تاکید بر ساخت اینگونه ابزار باید مورد توجه زلزله شناسان قرار گیرد بسیاری از اطلاعاتی که از زلزله‌های بسیار کوچک ثبت می شوند ، مورد توجه قرار نمی گیرند و هنگام ثبت زمین لرزه ها عمدتا به رخدادهایی که از اندازه ای مشخص بزرگتر باشند، توجه می شود.اساس این طرح با طراحی حسگر های ویژه ای ارتعاشات زمین در مقیاس های بسیار کوچک اندازه گیری شده و از این اطلاعات برای طراحی مدل هایی برای بررسی رفتار زمین و پیش بینی زمین لرزه های بزرگتر احتمالی استفاده می شود. ایده این طرح این است که اطلاعات زلزله های بسیار کوچک مورد توجه قرار بگیرد که شرط آن نیز در دسترس بودن نانو حسگرها است که بتوانند این زمین لرزه های خفیف را ثبت کنند. اگر اطلاعات این زلزله‌ها را به طور مستمر و پیوسته ثبت و بررسی کنیم می توانیم تغییرات رفتار زمین را با توجه به داده های اطلاعات این نانو زمین لرزه ها قبل از رخداد زلزله‌های کوچک شناسایی کرده و با الگوبرداری از آن به مدلی برای پیش یابی زلزله دست یابیم.این روش مستلزم استفاده از نانو حسگرهای فوق‌العاده دقیقی است که بتوانند لرزش‌های خفیف زمین لرزه ها ی کوچک را ثبت کنند.
علیرغم بروز حوادث و فجایع زلزله که مساله زلزله را در جهان به یکی از چالش‌های اصلی تبدیل کرده است، مقابله با این پدیده تنها با به کارگیری یک روش یا تکنولوژی خاص نمی‌تواند کارساز واقع شود.
کاربردهایی که در زیر مطرح میشوند مواردی هستند که می‌توانند در مقاوم‌سازی و کاهش خسارات زلزله موثر باشند. ضوابط لرزه ای آئین نامه ها آنقدر سریع در حال تکامل است که بسیاری از ساختمان ها که تنها چند سال قبل بر اساس ضوابط لرزه ای آئین نامه ای طراحی گردیده اند، اکنون به لحاظ رفتار لرزه ای، می توانند خطرناک تلقی گردند که این امر اهمیت بحث مقاوم سازی را آشکار می سازد.
بهبود مقاومت بتن با کاربرد نانوذرات در آن
با بکارگیری از نوع مصالحی که به عنوان مثال نانوذراتی مانند نانوذرات سیلیکا و نانوذرات آهن در مصالح ساختمان‌ها می‌توان بر یکپارچگی و مقاومت آنها در مقابل زلزله افزود.
استفاده از نانوذرات در ساختن بتن بهترین گزینه می‌باشد. زیراکه این نانو ذرات با پر کردن میکرو و نانو حفره‌های داخل بتن و محکم کردن مصالح، مانع از خراب شدن آنها هنگام وارد آمدن نیروی‌های شدید می‌شود. این نانو ذرات علاوه بر محکم کردن بتن‌ها، باعث انعطاف‌پذیری آنها شده و درنتیجه هنگام حرکات شدید، سازه‌ها تنها مقداری کمی حرکت می‌کنند و با اینکار از نیروی وارد شده به سازه تا حدود زیادی تعدیل می‌شود.
یکی از چالش هایی که در رشته مصالح ساختمانی به وجود آمده است بتن با عملکرد بالا (HPC) می باشد مثلاً بتن مقاوم و با دوام یک مصالح کامپوزیت و چند فازی مرکب و پیچیده می باشد.
خواص ، رفتار و عملکرد بتن بستگی به نانو ذره ی زمینه ای بتن و سیمانی داردکه چسبندگی، پیوستگی و یکپارچگی را بوجود می آورد. بنابراین مطالعات ساختار بتن و خمیر سیمان در مقیاس نانو برای توسعه مصالح ساختمانی جدید و کاربرد آنها بسیار حائز اهمیت می باشد.
به هر حال روش معمولی برای توسعه بتن با عملکرد بالا اغلب شامل پارامتر های مختلفی از جمله طرح اختلاط بتن معمولی و بتن مسلح با انواع مختلف الیاف می باشد. تا اندازه بسیار زیادی، این روش کار اغلب توسط روابط داخلی صنعت ساختمان می باشد که دلیل کندی پیشرفت در صنعت ساختمان عدم درک عمیق از مفهوم مصالح ساختمانی می باشد. در گسترده جدید علم و فناوری نانو دیگر این قبیل فعالیت ها بی معنی بوده و نیاز به شناخت و مطالعه دقیق از مصالح ساختمانی دارد و این فعالیت باید به روش علمی جهت یافتن مصالح نسل جدید و با عملکرد بالا ونیز اقتصادی کردن آنها دنبال گردد. در مثال های عملی و به طور مشخص در بتن ، این تحقیقات تنها زمانی می تواند به جامعه عمل بپیوندد که درک مناسب از مفهوم ریز ساختار سیمان در مقیاس نانو و دیگر ساختار ها وجود داشته باشد .
هدف اصلی و نهایی ، یافتن طبقه جدیدی از مصالح ساختمانی با عملکرد بالا می باشد که آنرا می توان به مصالح با عملکرد بالای چند منظوره اطلاق نمود. منظور از عملکرد چند منظوره، ظهور خواصی جدید و متفاوت نسبت به خواص مواد معمولی می باشد به گونه ای که مصالح بتوانند کاربرد های گوناگونی را ارائه نمایند.
ساختمان‌های سبک و مقاوم در مقابل کشش با کاربرد نانولوله‌های کربنی
کربن 60 و نانو لوله‌های نوین دارای ساختاری هستند که آنها را از فولاد قوی تر و بسیار سبک می‌کند بطوریکه می‌توانند خمیدگی و کشش را بدون شکستن تحمل نمایند و در آینده جایگزین الیاف کربن خواهند شد که در کامپوزیت‌ها به کار برده میشوند.
نانو لوله‌های کربنی از مقاوم‌ترین مواد شناخته شده در دنیا به حساب می‌آیند .نانولوله‌های کربنی دارای دانسیته بسیار کم نسبت به فولاد و آلومینیوم می‌باشد.
مقاومت کششی و فشاری نانولوله‌های کربنی نیز نسبت به سایر مواد ساختمانی بسیار بالا می‌باشد. همان گونه که در قسمت قبل مطرح شد معمولاً الیاف برای مسلح کردن و اصلاح عملکرد مکانیکی بتن بکار برده میشوند . امروزه از الیاف فلزی ، شیشه ای ، پلی پروپلین ، کربن و غیره در بتن برای مسلح کردن استفاده می‌شود و لیکن تحقیقات روی بتن مسلح شده توسط نانو لوله کربنی (Carbon Nano tubes) انتشار نیافته است تا بتوان از نتایج آن برای مسلح کردن بوسیله نانو لوله‌ها استفاده کرد.
سازه‌های خودتعمیر با به‌کارگیری پلیمرهای نانوساختاری
تحقیقات در زمینه پلیمرهای ساختاری از ساخت گاردریل‌هایی خبر می‌دهد که خود قادر به تعمیر قسمت‌های آسیب‌دیده خود هستند. نتایج این تحقیقات حاکی از آن است که حتی آسفالت‌ها و سازه‌های بتنی که در آزمایشگاه ساخته میشوند دارای چنین خاصیتی هستند و می‌توانند خرابی‌های خود را تعمیر کنند. این مورد در موقع وقوع زلزله نیز می‌تواند مورد توجه قرار گیرد چرا که در صورت علمی شدن استفاده از اینگونه مصالح ساختمانی سازه‌ها قادر خواهند بود صدمات وارده به خود به‌خصوص در موارد خسارت‌هایی جزیی را بهبود بخشند.
منبع: تبیان
