در این بخش به معرفی و توضیح سایر رنگ های نانو می پردازیم.
رنگهای آنتی گرافيتی
سالانه هزینه هاي زیادي صرف پاک کردن رنگها از روي ساختمانها میشود. رنگهاي آنتی گرافیتی، رنگهایی هستند که در مقابل نوشتار مقاوم هستند و یا نوشته هاي روي آنها به راحتی پاک میشوند. فناوري نانو از طریق عاملدار کردن نانوذرات و پلیمرها و تشكیل پوششهایی که به طور همزمان آبگریز و روغنگریز هستند، به توسعه رنگهاي آنتی گرافیتی کمک میکند. سطح پوشش داده شده با رنگها، غیرچسبنده است، به راحتی تمیز میشود و در مقابل دیوارنویسی مقاوم است. برخی از رنگهاي خودتمیز شونده آبگریز نیز میتوانند عملكرد آنتی گرافیتی داشته باشند. این رنگها، گاهی رنگهاي آسان تمیزشونده نیز نامیده میشوند. اکسید سیلیسیم به دلیل دارا بودن خاصیت آبگریزي یک نانوماده مناسب به منظور ایجاد خاصیت آنتی گرافیتی در رنگ است.
رنگهای خودترميم شونده
رنگهاي خودترمیم شونده، دستهاي از مواد هوشمند هستند که پس از خرابی و پیدا شدن نقص، قادر به ترمیم و بازسازي خود بدون نیاز به تشخیص و مداخله کاربر هستند. بنابراین این رنگها داراي مزایاي زیادي از جمله کاهش تخریب، افزایش طول عمر و کاهش هزینه هاي نگهداري هستند. براي دادن این نوع خاصیت به رنگ از ژلهاي پلیمر و پیوندهاي پلیمري آلی- غیرآلی استفاده میشود. در تولید رنگهاي خودترمیم شونده از کیتوسان استفاده میشود. کیتوسان از کیتن یا همان ماده اصلی در پوسته خارجی سخت پوستانی چون خرچنگ و میگو به دست میآید. کیتوسان به صورت شیمیایی با موادپلیمري معمولی مانند رنگهاي مورد استفاده در خودرو ترکیب میشود. زمانی که خراشی روي سطح ایجاد میشود، این ساختارشیمیایی آسیب میبیند و در این هنگام کیتوسان به اشعه فرابنفش پاسخ داده و یک زنجیر شیمیایی با دیگر مواد موجود در رنگ تشكیل میدهد و در نهایت خراش را پر و ترمیم میکند.
رنگهای مقاوم در برابر اشعه فرابنفش يا رنگهای ضد اشعه فرابنفش
رنگهاي ضد اشعه فرابنفش نانویی، حاوي مقادیر اندکی از نانواکسید فلزات مختلف هستند که توانایی فیلتر کردن انتخابی اشعه فرابنفش را دارند. بیشترین کاربرد این رنگها بر روي سطوح چوبی است که در معرض نور خورشید و اشعه فرا بنفش قرار دارند. هدف از کاربرد این رنگها، جلوگیري از تغییر رنگ و تخریب سطوح در اثر تابش اشعه فرابنفش است. مواد معدنی مانند سریم دياکسید و اکسید روي در جذب اشعه فرابنفش موثر هستند و به منظور ایجاد این خاصیت به رنگ اضافه میشوند. این مواد پس از اتمام عملیات رنگ کاري مهاجرت نمیکنند و در طول زمان تقلیل پیدا نمیکنند. اما این مواد باعث کدر شدن رنگ و ماتی آن میشوند که از بزرگترین معایب آنها به شمار میرود. اما با توسعه صنعت نانو، نانومواد غیرآلی این امكان را فراهم کرد که از این مواد در سیستمهاي شفاف مانند عینک استفاده شود. اکسیدروي از پر کاربردترین نانوذرات در این رنگها است.
رنگهای سپر الکترومغناطيسی
رنگهاي محافظ الكترومغناطیسی رنگهایی هستند که به دلیل هدایت الكتریكی بالا، در برابر عبور امواج الكترومغناطیسی مانند یک سد عمل کرده و از طریق بازتاب یا جذب این امواج از نفوذ و عبور آنها جلوگیري میکنند. در طول دهه گذشته فناوري نانو و دستیابی به مواد نانومقیاس با ویژگیها و عملكردهاي منحصر به فرد، افق نویدبخشی در زمینه استفاده از رنگهاي محافظ الكترومغناطیس براي محققان گشوده است. به طور کلی گسترش نانومواد گامی نوین در تكامل استفاده از مواد محافظ در برابر اشعه و تداخل الكترومغناطیسی به شمار میروند. اثربخشی حفاظت الكترومغناطیسی یک ماده کامپوزیتی به هدایت ذاتی ماده محافظ و ضریب گذردهی الكتریكی آن بستگی دارد و در این میان استفاده از نانوموادي همانند فیبرهاي کربنی و لایه هاي گرافیت به دلیل ویژگیهاي منحصر به فرد حرارتی، الكتریكی، مكانیكی و فیزیكی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. نانولوله هاي کربنی یک انتخاب عالی در کاربردهاي حفاظت تداخل الكترومغناطیسی با درصدهاي وزنی کم و عملكرد بالا هستند. قطر کوچک، نسبت ابعادي بالا، رسانش زیاد واستحكام مكانیكی بالاي نانولوله هاي کربنی از جمله خواصی است که باعث میشود نانولوله ها براي این کاربرد مناسب باشند. نانولوله هاي کربنی تک دیواره، چنددیواره و گرافن، داراي کاربرد ویژهاي در کامپوزیتهاي مورد استفاده در رنگهاي حفاظت الكترومغناطیسی هستند.
رنگهای آنتی استاتيک
آنتی استاتیک، ویژگی است که تمایل ماده را براي به دست آوردن بارهاي الكترواستاتیک کاهش میدهد و در واقع مانع از تجمع بارهاي الكترواستاتیک میشود و آنها را به سرعت پراکنده میسازد. رنگهاي آنتی استاتیک رنگهایی هستند که در آنها براي ایجاد خاصیت آنتی استاتیک نانوذرات مختلفی مانند کربن بلک، کربن فایبر، ذرات فلزي و غیره استفاده شده باشد. نانو مقیاس بودن این ذرات، در عین حفظ خواص باعث کاهش مقدار مصرفی آنها نسبت به اندازه هاي بزرگتر میشود.
رنگهای آبگريز
رنگهاي آبگریز، رنگهایی هستند که پوشش ایجاد شده توسط آنها انرژي سطحی پایینی دارد و میزان ترشوندگی آنها ناچیز است. زاویه تماس آب، بیان مستقیمی براي تعریف ترشوندگی یک سطح است. در صورتی که زاویه تماس آب بزرگتر از 90 درجه باشد، سطح آبگریز است و اگر این زاویه بزرگتر از 150 درجه باشد، سطح، فوق آبگریز نامیده میشود. پوششهاي آبگریز، پوششهاي نازک نانومتري کاملاٌ شفاف بوده که قابل استفاده برروي سطوح مختلف، مانند شیشه، چوب، سنگ و غیره هستند و با روشهاي متفاوتی برروي این سطوح پوشش داده میشوند. نانوذرات سیلیكا مرسوم ترین ماده مورد استفاده در پوششهاي آبگریز است که کاربرد بیشتري نسبت به سایر اکسیدهاي فلزي دارد. با قرار گرفتن این نانوذرات در بستر پلیمري مناسب و عاملدار کردن سطح این ذرات، خاصیت آبگریزي مناسبی ایجاد میشود. از خاصیت سطوح فوقآبگریز براي تولید پوششهاي ضدشبنم و مه )پوششهاي ضدیخ( استفاده میشود. از این نوع پوششها براي ساختن شیشه هاي اتومبیلها و جاده ها استفاده میشود.
رنگهای خورشيدی
رنگهاي خورشیدي، رنگهایی هستند که اگر آنها را بر روي سطح رسانا قرار داده و در معرض نور قرار گیرند، الكتریسیته تولید میکنند. در این صورت، سطح رنگ تبدیل به یک سلول خورشیدي میشود. برخی نانوذرات به دلیل داشتن مساحت سطح بالا، امكان دریافت بخش بیشتري از نور تابیده شده را دارند. در آینده، یک لایه نازک پنل خورشیدي میتواند همراه با رنگ دیوارها و پنجره هاي خانه قرار گیرد و هر خانه را به یک مخزن بزرگ جذب انرژي خورشیدي با تكنولوژي بالا تبدیل کند. این تكنولوژي پیشرفته میتواند راه حل عملی براي بحران فزاینده انرژي در جهان باشد، اما در حال حاضر این تكنولوژي در حال بررسی و اجرایی شدن آن بسیار گران است. استفاده از ذرات ریز تیتانیوم، در حد نانو، با پوشش سولفیدکادمیم و یا سلنیدکادمیم توسط دانشمندان دانشگاه نوتردام یكی از بررسیهاي صورت گرفته در این زمینه است. با اینكه در آزمایشهاي اولیه، میزان بهره وري این ماده بسیار پایین و کمتر از یک دهم بازده یک سلول خورشیدي استاندارد بود، دانشمندان بر این باورند که این میزان در آینده افزایش خواهد یافت.
رنگ ترافيکی
نانورنگهاي ترافیكی به دو دسته رنگهاي ترافیكی تک جزئی و رنگهاي ترافیكی دو جزئی تقسیم میشوند. نانورنگهاي ترافیكی تک جزئی محصولات پایه حلال بوده و با استفاده از ماشین آلات و تجهیزات به روز دنیا تولید و ارائه میشوند. نانورنگهاي ترافیكی تک جزئی شامل نانورنگ ترافیكی معمولی، ماندگاري بالا، مقاوم در برابر کثیفی، مناطق گرمسیري، سریع خشک و فرودگاهی هستند. نانورنگهاي ترافیكی دو جزئی بدون حلال بوده و براي خط کشی خطوط و علائم ترافیكی و خطوط عابر پیاده استفاده میشوند. این محصولات داراي مقاومت بالا در برابر آفتاب و همچنین ماندگاري و عمر بالا در سطح معابر هستند. رنگهاي ترافیكی دو جزئی به دو محصول معمولی و محصول داراي ماندگاري بالا تقسیم بندي میشوند. اصلیترین نانوماده به کار رفته در این رنگها نانوکلی است که باعث افزایش مقاومت به سایش و خراش میشود.
رنگهای تغييرپذير
یكی از مهمترین دسته هاي مواد تغییر رنگ دهنده، مواد هوشمند کروماتیک هستند. پدیده تغییر رنگ در اثر عوامل خارجی را کروموتروپیزم میگویند. این عوامل خارجی شامل تغییر نور، حرارت، تنش مكانیكی، تغییر خواص شیمیایی و سایر تغییرات فیزیكی یا شیمیایی میشود. مواد هوشمند کروماتیک را میتوان به مواد فتوکرومیک، مواد ترموکرومیک، مواد مكانوکرومیک، مواد کموکرومیک، بیوکرومیک و مواد الكتروکرومیک تقسیم بندي کرد. مواد الكتروکرومیک از مهمترین مواد مورد استفاده در صنعت رنگ هستند. این مواد با اعمال بار الكتریكی و یا با قرار گرفتن در میدان الكتریكی تغییر رنگ میدهند. تنگستن اکسید به دلیل دارا بودن خاصیت الكتروکرومیک قادر به تغییر رنگ خود در اثر تزریق الكترون است. رنگ تغییرپذیر در صنعت ساختمان سازي و صنعت اتومبیل سازي کاربرد دارد.
نانو پوششهای ضد اثر انگشت
نانو پوششهاي شفاف ضد اثر انگشت، برروي سطوح فولاد ضد زنگ، پلاستیک و شیشه به کار میروند. این نوع نانو پوششها براي سطوح تزئینی همانند سطوح داخل ماشین، سطوح داخل خانه و ساختمان و پنلهاي شیشه اي لمسی استفاده میشود. براي حذف اثر انگشت سطح سطوحی همانند شیشه، پنجره، صفحات لمسی، صفحه نمایش دستگاههاي الكترونیكی و فناوري مبتنی بر صفحات لمسی که نیازمند تمیز کردن سطوح هستند، به روغن مخصوصی آغشته میشود. امروزه، استفاده از صفحه هاي لمسی در سیستمهایی مانند مسیریاب ماشینها،گوشیهاي هوشمند و تبلتها بهصورت گستردهاي افزایش پیدا کرده است. همچنین نیاز به تمیزکاري سطوح فولادي ضدزنگ در صنعت فضایی بسیار وسیع است. این نیازها باعث افزایش تولید نانو پوششهاي ضد اثر انگشت براي سطوح فلزي و لمسی شده است. از جمله نانومواد مورد استفاده در این نوع پوششها میتوان به اکسید سیلیسیم، اکسید آلومینیوم و اکسید تینانیوم اشاره کرد.
نانو پوششهای رسانا
اکسیدهاي شفاف رسانا (TCOs) فیلم نازکی از اکسیدهاي فلزي هستند که شفافیت بصري و رسانایی الكتریكی را باهم دارند. این اکسیدها داراي کاربرد وسیعی در سلولهاي خورشیدي، دیودهاي نوري و صفحه هاي نمایش کریستال مایع هستند. ارزش الكترودهاي شفاف و ترانزیستورها در بازار جهانی میلیاردها دلار است که شامل کتابخوانهاي الكتریكی، صفحه هاي لمسی، واسطه اي لمسی و سلولهاي خورشیدي میشود. این امكان وجود دارد که بتوان نانومواد را جایگزین مواد رساناي الكتریكی نایاب و گرانی مانند اینیدیم قلع اکسید (ITO) کرد و به همین دلیل توسعه جوهرهاي نانوفیبرهاي کرینی رسانا و فیلمهاي تک لایه گرافن براي جایگزین شدن با فیلمهاي شفاف رساناي اینیدیم قلع اکسید در حال انجام است. همچنین توزیع گرافن فرارسانا به منظور پوشش رساناي الكتریكی در حال توسعه است.
نانو پوششهای ضد گرد و غبار
در حال حاضر از این دسته نانو پوششها در صفحات خورشیدي استفاده میشود. سیستمهاي خورشیدي که دائما در معرض هواي بیرون هستند باید در مقابل رسوب آلودگی ها و فاکتورهاي رسوبی مانند دماي بالا، چرخه دما، تابش اشعه فرابنفش، رطوبت هوا و بارهاي میكانیكی مقاومت داشته باشد. فاکتورهاي رسوبی ذکر شده باعث افزایش اثر نشست آلودگیهاي موجود در هوا بر روي سطح شود که به اصطلاح به آن خاک شدگی گفته میشود. خاک شدگی هاي شدید در اثر رسوب زیاد خاک بیشتر در نقاط گرم و خشک به وقوع میپیوندد و باعث کاهش کارایی صفحات خورشیدي میشود. با افزایش علاقمندي به استفاده از سیستمهاي خورشیدي، تحقیق و توسعه بر روي پوششهاي ضد گرد و غبار افزایش چشمگیري داشته است. پوششهاي ضد گرد و غبار براي سیستمهاي گرمایی خورشیدي در مناطق گرم و خشک باید داري خواصی مانند دفع گرد و غبار، مقاوم در برابر هوا، مقاوم در برابر خراش و شفاف باشند. پوششهاي آسان تمیز شونده و ضد گرد و غبار داراي خواص ذکر شده هستند. اثر ضد گرد و غبار میتواند براساس یكی از خواص آبگریزي، آبدوستی یا آنتی استاتیک ایجاد گردد. پوششهاي آبگریز دافع آب هستند و داراي سطح انرژي پایین و زاویه تماس بالاي 120 درجه )فوق آبگریز( بین سطح و آب است که براي اثر تمیزشوندگی مناسب هستند. معمولا از فلوئورپلیمرها براي ساخت پوششهاي آبگریز استفاده میشود. این در حالی است که پوششهاي آبدوست داراي سطح انرژي بالا )به فرض حضور کافی آب( و زاویه سطح تماس پایین هستند. با زاویه تماس کمتر از ده درجه )فوق آبدوست( پراکندگی ذرات گرد و غبار بر روي سطح با یک زاویه مناسب سطح تضمین شده است. علاوه بر این، برخی از پوششهاي آبدوست خاصیت فوتوکاتالیستی دارند که میتوانند مواد آلی را مستقیما در مقابل تابش نور خورشید تجزیه کنند. موادي مانند اکسیدهاي سیلیكا (SiOx) و اکسیدهاي تیتانیوم (TiOx)از جمله مواد پرکاربرد در این نوع پوششها است. علاوه بر موارد گفته شده پوششهاي آنتی استاتیكی با کاهش بارهاي الكتریكی بر روي سطح مانع چسبیدن گرد و غبار به سطح میشود.
پوششهای کنترل دما و تابش
این پوشش کنترل دمایی را چه در محیط هاي سرد و چه در محیطهاي گرم افزایش میدهد. در آب و هواي سرد، لایه بالایی انرژي خورشیدي را جذب میکند که میتواند براي گرمایش هوا یا آب داخل ساختمان استفاده شود. در اقلیمهاي گرمسیري این پوششها اشعه هاي خورشید را بازتاب میکنند و زمان سرد شدن هوا گرما را جذب میکنند. این رنگها علاوه بر کاهش هزینه هاي تهویه مطبوع و گرمایش محیط، باعث کاهش مصرف سوختهاي فسیلی میشوند. تنوع رنگی در رنگهاي تولید شده با این خصوصیات کامل است و گستره وسیعی از انتخاب ها را در اختیار طراحان و معماران قرار میدهد. همچنین با بهبود بازدهی و دوام بالاي این محصولات، هزینه ساخت و نگهداري کاهش مییابد. تصویر زیر شماتیک انتقال حرارت را در ساختمانها در حضور یا عدم حضور پوشش کنترل دما نشان میدهد.
