Использование нанотехнологий в производстве керамической плитки
Нанотехнологии называют четвертой волной промышленной революции. С начала 1980-х годов мы ежедневно наблюдаем новые инновации в строительстве – появляются новые материалы, которые более эффективны по прочности, внешнему виду, долговечности и стабильности, чем традиционные.
Нанотехнология — это междисциплинарная наука, связанная с материаловедением, медициной, фармацевтикой и дизайном лекарств, ветеринарией, биологией, прикладной физикой, машиностроением, электротехникой, химической инженерией и сельскохозяйственной инженерией.
Одной из отраслей, в которой нанотехнологии смогли создать значительные преимущества, является производство керамической плитки. Наноматериалы можно охарактеризовать как тип покрытия, которое наносится с помощью оборудования на поверхность полированной керамики с целью достижения определенных свойств в конечном продукте.
Три основные цели применения наноматериалов в этих продуктах:
- гидроизоляция поверхностей плитки,
- покраска,
- повышение блеска и прозрачности поверхности.
Нанотехнология означает изготовление материалов атомарных размеров с совершенно уникальными свойствами. Один нанометр для различных материалов равен размеру стопки от 5 до 100 атомов. Физические, химические и биологические свойства вещества в этих измерениях совершенно отличны от его свойств в макрометрических измерениях. Чтобы иметь разные и уникальные свойства, наноматериалы должны быть меньше 100 нм по крайней мере в одном измерении (длина, ширина, высота), чтобы наблюдать изменения свойств по сравнению с более крупными частицами. Например, нано-антибактериальные материалы имеют размер менее 100 нм по крайней мере в одном измерении, а антибактериальные свойства настолько заметны, что эти наноматериалы уничтожают признаки жизни бактерий.
Нанолисты: частицы материала расположены рядом друг с другом на плоскости, имеют размер менее 100 нанометров и обладают свойствами, отличными от их объемного состояния.
Наностержни и нанотрубки: в форме полых стержней они имеют размер менее 100 нанометров в двух измерениях и обладают свойствами, отличными от их объемного состояния.
Наночастицы: они меньше 100 нанометров в трех измерениях и имеют свойства, отличные от их объемного состояния.
Использование нанотехнологий в производстве керамической плитки
Антибактериальные продукты
Эти типы плитки, содержащие специальные наночастицы в формуле глазури, обладают способностью убивать микробы с помощью различных механизмов. Антибактериальные наночастицы обычно убивают микробы с помощью таких механизмов, как прямой контакт наночастиц с бактериями, разрушение клеточных стенок, разрушение клеточных мембран, повреждение ДНК, изменение метаболической системы, нарушение дыхательной системы и инактивация белков в бактериях.
Фотокатализаторы
Эти плитки имеют фотокаталитические наночастицы, фотокатализатор означает катализатор, который увеличивает каталитическую активность за счет излучения света на его поверхность. Фотокаталитические наночастицы производят свободные радикалы гидроксида и свободный кислород на поверхности плитки. Это способность разлагать органические загрязнения, запахи и антибактериальные свойства. Эти типы плитки называются самоочищающимися или легко очищаемыми.
Нано полирующие продукты
В этих плитках за счет создания на их поверхности гидрофобных свойств частицы загрязнений не оседают на поверхности плитки и их легче мыть и чистить. Иногда для создания гидрофобной поверхности на этих изделиях используются покрытия полимерного типа, размеры которых не нанометровые. Наногидрофобные плитки должны иметь частицы нанометрового размера, чтобы иметь возможность выполнять механизм проникновения и осуществлять свою задачу. Некоторые компании используют частицы оксидов металлов для повышения прочности покрытий.
Полиуретановые базовые воски
Эти типы воска не имеют наноструктуры и лишь создают на плитке тонкий слой полимера. Этот слой заполняет штифты и выступы плитки.
Типы наноматериалов, используемых в производстве керамической плитки, делятся на следующие две категории:
- Наноматериалы A: этот тип материала содержит минеральные наночастицы (в основном кремнезем). Так как размер этих частиц очень мал и находится в диапазоне манометров, он легко закрывает все поры на полированной плитке и увеличивает ее блеск.
- Наноматериалы B: этот тип материала наносится на плитку после наноматериалов A и создает полимерный слой, содержащий функциональные группы, на поверхности плитки и в порах, заполненных нанопокрытием типа A.