نانو فناوری، معماریِ بدون باکتری


: 284

فناوری نانو به ما می آموزد که چگونه می توان عملکردهای روشن و متفاوتی را برای مصالح جدید معرفی کرد. در حال حاضر یکی از مهم ترین مباحث موجود در معماری این است که، ما چگونه می توانیم به ادراکی کیفی در خصوص مواد و متریال ساختمانی دست پیدا کنیم. و آیا می توان یک طرح معماری را که بر پایه فناوری نانو متریال می باشد، از بعد تئوری به بعد عملی تبدیل کرد، و چگونه می توان با استفاده از مصالح هوشمند، در عین حالیکه به محیط زیست و فضای پیرامون لطمه ای وارد نشود، به نیازهای اساسی بشر پاسخ گفت

یکی از توانایی های معماری، پاسخ دادن به نیازهای در حال رشد و بعضاً متفاوت کاربران می باشد. به همین منظور، معماری هوشمند به عنوان یکی از راهکارها می تواند مورد توجه قرار گیرد، چرا که یک محیط هوشمند، نه تنها می تواند به نیازهای عملکردی و فضایی کاربران پاسخ دهد، بلکه ارتباط موثری نیز با محیط اطراف ایجاد کرده و حرکتی به سوی معماری پایدار و در نهایت، نهادینه کردن توسعه پایدار می باشد. با نگاهی به روند تحولات علوم مختلف، در می یابیم که نانو تکنولوژی، سهم قابل توجهی را در پیشرفت این علوم به خود اختصاص داده است، اما در این بین، حوزه معماری و صنعت ساخت و ساز، در مقایسه با سایر علوم، با وجود بستر بسیار مناسب برای پیاده سازی نانو تکنولوژی، سرعت کند و عملکرد ضعیفی داشته است.

با بررسی تاریخی تکنولوژی نانو در معماری و صنعت ساختمان، با دو رویکرد متفاوت در دو برهه تاریخی با فاصله زمانی بسیار طولانی مواجه می شویم. برهه اول، سال 1280 میلادی می باشد. در این سال، نانو تکنولوژی به عنوان یک حیطه مشخص در علم شناخته شده نبود، بلکه افراد با آزمون و خطا، رفتار مصالح را درک و ترکیبات جدید را خلق می کردند. شیشه های رنگی در کلیساهای قرون وسطی و احجام و ساخته های رومیان با همین رویکرد طراحی شد و بشر با استفاده از نانو ذرات طلا موفق به خلق فضاها و مصالح جدید شد.

برهه دوم، سال 1980 میلادی می باشد. در این سال، نانو تکنولوژی در حوزه معماری و صنعت ساختمان به صورت یک فناوری و تکنولوژی نوین در استفاده از مصالح ظهور کرد. از آن تاریخ تاکنون، این فناوری در نقاط مختلف جهان مورد کنکاش و کالبد شکافی قرار گرفت، اما تاکنون و با وجود سپری شدن سه دهه از آن تاریخ، هنوز این فناوری به جایگاه واقعی خود در حوزه های آکادمیک و اجرایی دست پیدا نکرده است و بشر راهی بسیار طولانی و دشوار را در این حوزه، پیش رو دارد.

فناوری نانو به ما می آموزد که چگونه می توان عملکردهای روشن و متفاوتی را برای مصالح جدید معرفی کرد. در حال حاضر یکی از مهم ترین مباحث موجود در معماری این است که، ما چگونه می توانیم به ادراکی کیفی در خصوص مواد و متریال ساختمانی دست پیدا کنیم. و آیا می توان یک طرح معماری را که بر پایه فناوری نانو متریال می باشد، از بعد تئوری به بعد عملی تبدیل کرد، و چگونه می توان با استفاده از مصالح هوشمند، در عین حالیکه به محیط زیست و فضای پیرامون لطمه ای وارد نشود، به نیازهای اساسی بشر پاسخ گفت.

مطالعه روند تولید مواد و مصالح ساختمانی نشان می دهد که در غالب فرآیندهای تولید مصالح، مواد خام و اولیه جمع آوری شده و در یک فرآیند از پیش تعیین شده، مجموعة این مواد در قالبی شناخته شده، گرد هم می آید و در نهایت، ترکیب حاصل در ساختمان مورد استفاده قرار می گیرد. این محصول شبیه ماشینی غیر فعال می باشد که به هیچ عنوان قابلیت تطبیق با محیط زیست و همچنین محیط مصنوع اطراف خود را ندارد. بنابراین پس از گذشت مدت زمانی نه چندان طولانی، دچار فساد و فرسودگی شده و در مقابل عواملی مانند رطوبت، نور خورشید و شرایط اقلیمی و جوی گوناگون، مستهلک شده و از بین می رود. این روش از دیرباز تاکنون در صنعت ساخت و معماری وجود داشته است و علیرغم وجود پتانسیل های فراوان در مصالح کاربردی، تغییرات بسیار جزیی در روش فوق، رخ داده است.
سطوح ضد باکتری و ضرورت استفاده از آن ها

انسان از گذشته های دور، به خاصیت ضد باکتری و میکروب کش بودن مواد پی برد. نقره، اولین ماده ای بود که دارای این خصوصیت بود. این شناخت در طول تاریخ تکامل یافت و در حال حاضر، نقره در قالب نانوذرات پیشرفته مورد استفاده قرار می گیرد. تفاوت قابل ملاحظه ای در نحوه برخورد انسان با این پدیده در این بازه زمانی رخ داد، و آن، تغییر در مقیاس استفاده از نقره بود و این مقیاس از ابعاد بزرگتر به ابعاد نانومتر تغییر حالت داد.

ویژگی ضد باکتری بودن نقره به علت انتشار آرام و آهسته، اما مداوم یون های نقره پدیدار می شود. میکروب ها، قارچ ها، باکتری ها و هاگ ها، به محض برخورد با پوشش های حاوی نانوذرات نقره، از بین می روند. در واقع نانوذرات نقره به ساختار سلولی متابولیسم ها آسیب وارد کرده و به سرعت آن ها را نابود می کند. نکته مهم در خصوص این متریال ویژه، این است که برخلاف سیستم های دیگر ضد باکتری که با گذشت زمان، اثر و بازدهی خود را از دست می دهند، نانوذرات نقره، به دلیل اینکه مصرف نمی شوند و از بین نمی روند، کارایی خود را در درازمدت حفظ کرده و کیفیتی بدون تغییر دارند. علاوه بر این، این ماده هیچ گاه مواد مضر در هوا پراکنده و آزاد نمی کند. این ماده موجب می شود تا غشای سلولی میکروب ها ناپایدار شود و این به معنای مرگ زودرس سلول میکروبی خواهد بود. بدین ترتیب بدون استفاده از هیچ گونه ماده شیمیایی، میکروب ها به شکل بسیار موثرتری از بین می روند. علت ماندگاری طولانی سطوح مسلح به نانومتریال نقره، نهادینه شدن خصوصیت ضد باکتری و تبدیل آن به ویژگی ذاتی در ماده می باشد.

علاوه بر نقره، یون های مس نیز دارای ویژگی آنتی باکتریال می باشد و در هنگام مواجهه با ذرات باکتری، به سمت دیواره سلولی آن ها هجوم برده و بدنه این ذرات را تخریب می کند.

اغلب فضاها و ابزار موجود در محیط پیرامون ما، مانند میز کار، میز غذاخوری، دیوار، کف، مبلمان، تجهیزات و فضاهای بهداشتی، دستگیره ها، کلیدهای برق و هر آنچه که در اطراف ما وجود دارد، عناصری هستند که توسط افراد مختلف، که چه بسا برخی از آن ها بیمار و یا ناقل عوامل بیماری زا هستند، لمس می شود.

با توجه به این موضوع، ضرورت بهره گیری از محیط ضد باکتری و استفاده از نانومتریال نقره و نانوذرات مس، در فضاهای معماری و صنعت ساخت و ساز به مراتب احساس می شود.

انواع سطوح ضد باکتری و میکروب کش

در حال حاضر، سه روش کلی در فرآیند تولید سطوح ضد باکتری و میکروب کش وجود دارد. روش نخست بدین گونه است که نانوذرات به صورت مستقیم با متریال مورد نظر ترکیب می شود. روش دوم نیز بدین صورت است که متریال آنتی باکتریال که حاوی ذرات نقره و یا مس می باشد، به صورت روکش بر روی سطوح مختلف قرار می گیرد.

پرکاربردترین محیط برای استفاده از این فناوری، محیط های بهداشتی و درمانی می باشد. در حال حاضر، چندین بیمارستان و کلینیک در برخی از کشورهای جهان دارای این تکنولوژی می باشند. در این فضاها، کاشی و سرامیک های کف و دیوار، پوشش سقف، شیشه های بدنه اتاق ها و پارتیشن ها، تجهیزات نورپردازی و دستگاه های پزشکی، همگی دارای خاصیت ضد باکتری و خودتمیزشوندگی می باشد.

اما با وجود تمامی این ویژگی ها و نکات مثبت، یک نقیصه در خصوص این گروه از متریال وجود دارد و آن، عدم هوشمندی در شناسایی انواع مختلف باکتری ها و میکروارگانیسم می باشد. در فضای پیرامون ما، علاوه بر باکتری ها و میکروب های بیماری زا، ارگانیسم های زندة مفید نیز وجود دارد و متاسفانه این سطوح، رفتاری مشابه در مقابل این عوامل دارند و علاوه بر باکتری های مضر، میکروارگانیسم ها را نیز از بین می برند. در حال حاضر، پژوهشگران حوزه نانوتکنولوژی به دنبال یافتن راهکاری برای حل این مشکل می باشند.

سومین روش برای ضد میکروب کردن سطوح و متریال ها، استفاده از دی اکسید تیتانیوم(تایتانیا) می باشد. این ماده بیشتر در فضای باز و در نمای ساختمان ها، کفپوش پیاده روها و استخرهای روباز مورد استفاده قرار می گیرد. مصالحی که در سطح آن ها از تایتانیا استفاده می شود، اصطلاحاً "مصالح فتوکاتالیتیک" نامیده می شوند. این گونه مصالح به منظور واکنش مناسب در مقابل باکتری ها، نیازمند اشعه ماوراء بنفش خورشید هستند. به محض اینکه با تابش نور خورشید، این اشعه به سطح مصالح رسید، واکنش های فتوکاتالیتیک رخ می دهد و در نتیجه تمامی آلودگی های طبیعی موجود در سطح مصالح، تجزیه و سپس ناپدید می شود.

فناوری نانو؛ رجعتی به گذشته، افقی به آینده

فناوری نانو، فصلی نوین را در مقابل دیده گان معماران و فعالان صنعت ساختمان گشوده است. این دانش، تولید مصالح پربازده و هوشمند را فراهم ساخته است. همانطور که نیاکان ما با روی هم قرار دادن مصالح، بناهای ماندگاری خلق کردند، امروز نیز با فرآیند تولید و طراحی مبتنی بر نانوتکنولوژی، می توان با الهام گیری از رویه گذشته و به روز رسانی آن، از "جزء" به "کل" رسید و نگرش "جزءمحور" را به عنوان جایگزینی برای دیدگاه "کلان محور" پیاده سازی کرد. این ایده در حقیقت الگویی از رفتار طبیعت پیرامون ما است. نانوتکنولوژی مصالح مورد نیاز بشر را "اتم به اتم" و "مولکول به مولکول" می سازد و "خودسازمان دهی" را در عرصه مصنوعات ساخت بشر حکمفرما میکند.

اما، این ویژگی ها نبایست ما را از آسیب شناسی این تکنولوژی و نقاط ضعف معماری در مقابله با آن، غافل کند. عدم رغبت معماران و فعالین حوزه ساخت و ساز در زمینه آشنایی با این تکنولوژی، هزینه زیاد، تعداد کمِ روش های عملی و غیرآزمایشگاهی برای ظهور ایده های نانوتکنولوژی در معماری، از هم گسیختگی و "پژوهش محور نبودن" صنعت ساخت و ساز، همگی از موانع پیش روی این تکنولوژی می باشد.