رنگ نانو به طور کلی رنگ مایعی را نشان می دهد که برای پوشش دادن سطح جامد به منظور محافظت، مهر و موم کردن یا رنگ آمیزی آن استفاده می شود. برای این منظور رنگدانه هایی مانند ذرات جامد نقش مهمی را ایفا می کنند و از هزاران سال قبل به عنوان مثال برای نقاشی غار استفاده می شوند.
رنگدانه های هندی امروزه از نانو مواد به منظور بهبود کارایی و ارائه قابلیت های جدید به رنگ ها استفاده می شود. در حال حاضر چندین رنگ تقویت شده نانو در بازار وجود دارد. مطالعات اخیر مزایا و خطرات رنگ های حاوی نانو مواد را بررسی کرده اند. بررسی مزایا و خطرات در مراحل اولیه نوآوری به اجتناب از خطرات و به حداکثر رساندن فرصت‌های رنگ‌های نانو کمک می‌کند.
کاربرد نانو ذرات در رنگ
رنگ ها مخلوط های پیچیده ای از مواد (رنگدانه ها، رزین ها بایندرها، حلال ها و مواد افزودنی) هستند. آنها معمولا روی دیوارها (داخلی)، نماها (در فضای باز)، وسایل نقلیه و مبلمان و سایر اهداف اعمال می شوند. بسته به نوع سطح، به عنوان مثال بتن، آجر، سنگ، چوب، فلز یا شیشه، آنها برای برآوردن نیازهای خاص ساخته می شوند: ظاهر تزئینی. محافظت در برابر اشعه، رطوبت آب، میکروارگانیسم ها، حفاظت در برابر آتش و عایق حرارتی. رنگ های مبتنی بر آب و روغن وجود دارد که بسته به نیاز مصرف کننده می توانند عملکردهای بیشتری داشته باشند. تصور می‌شود که نانومواد این ویژگی‌ها را بهبود می‌بخشد، به عنوان مثال دافع آب کثیف “آسان برای تمیز کردن” محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش، مقاومت ضد میکروبی، مقاومت در برابر خراش یا افزایش طول عمر رنگ.
در حال حاضر، مرتبط ترین نانومواد برای صنعت رنگ، نانومقیاس هستند دی اکسید تیتانیومو دی اکسید سیلیکون، ولینقره، اکسید روی، اکسید آلومینیوم، دی اکسید سریم، اکسید مس، و اکسید منیزیم نیز در دست بررسی هستند.
بسته به نوع رنگ و عملکرد مورد نظر، نانومواد را می توان به عنوان پودر آزاد، به عنوان ذرات تثبیت شده در یک سوسپانسیون پراکندگی ادغام کرد یا در دسته های اصلی یا دانه بندی گنجانید که در نتیجه نانومواد به طور محکم در ماتریس رنگ جاسازی می شود.
همچنین رنگ ها یا محصولاتی وجود دارند که دارای سطح نانو ساختار هستند، حاوی مواد نانو متخلخل یا به طور موقت حاوی ذرات نانوساختار هستند (مثلا تولید شده از شیشه آب در طول خشک شدن رنگ). از آنجایی که این محصولات نهایی حاوی هیچ نانو مواد نیستند، در نظر گرفته می‌شوند که هیچ خطر نانو خاصی برای انسان یا محیط زیست ندارند .
اثرات نانو مواد در رنگ
نانو دی اکسید تیتانیوم در رنگ برای بهره برداری از دو ویژگی عالی آن استفاده می شود: (1) فعالیت فوتوکاتالیستی و (2) محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش. ترکیب اثر فوتوکاتالیستی، همراه با خواص آب دوست، باعث ایجاد اثر خود تمیز شوندگی رنگ می شود. سطح دیگر نیازی به تمیز کردن منظم نخواهد داشت زیرا آب و خاک دیگر روی آن نمی چسبند. با این حال، مطالعات نشان داده است که استفاده از نانو دی اکسید تیتانیوم فوتوکاتالیستی در رنگ‌های آلی منجر به تخریب بایندر در اثر تابش UV می‌شود. به همین دلیل، نوع روتیل در پوشش های ارگانیک نما برای محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش ترجیح داده می شود.
افزودن نانو دی اکسید سیلیکون رنگ ها می توانند سختی ماکرو و میکرو، سایش، خراش و مقاومت در برابر آب و هوا را بهبود بخشند. افزودن نانو دی اکسید سیلیکون به رزین های پلیمری رنگ هایی با خواص سایشی عالی ایجاد می کند. با این حال، خاصیت ارتجاعی رنگ‌ها را کاهش می‌دهد، که برای مقاومت در برابر تورم و انقباض ناشی از تغییرات دما و رطوبت لازم است.
سطوح پوشش داده شده با نانو نقره رنگ حاوی خواص ضد میکروبی عالی در برابر باکتری ها و پاتوژن های انسانی است. با این حال، برخلاف رنگ داخلی، کارایی باکتری کشی نانو نقره در رنگ‌هایی که برای کاربرد در فضای باز استفاده می‌شود، به دلیل قرار گرفتن در معرض شرایط خارجی ناکافی به نظر می‌رسد. مطالعات نشان داده است که نانو نقره و همچنین نانو دی اکسید تیتانیوم قادر به جلوگیری کامل از رشد میکروبی و جلبکی بر روی بسترهای آزمایشی نیستند، علاوه بر این که یک بازدارنده ضعیف از استعمار احتمالی قارچ هستند.
بیشتر بخوانید: قیمت عایق رطوبتی نانو
رفتار انتشار و چرخه عمر نانو رنگ ها
پروژه های اخیر مانند نانو خانه مزایا و خطرات ادغام این نانومواد در رنگ‌ها، عمدتا با تمرکز بر رنگ‌های نما (در فضای باز) را بررسی کرد. تمرکز عمده بر روی شناسایی محل هایی بود که رهاسازی نانومواد از رنگ ها به محیط می تواند در طول چرخه حیات آن (یعنی تولید، استفاده و پایان عمر) امکان پذیر باشد.
پس از سایش، هوازدگی و شستشو، هیچ یک از نانومواد مورد تجزیه و تحلیل به طور قابل توجهی در هوا منتشر نشد و تنها مقادیر بسیار کمی ازدی اکسید تیتانیومودی اکسید سیلیکون داخل آب پس از سوزاندن بقایای رنگ، این سه نانومواد،TiO 2 ، SiO 2نقره فقط در خاکستر مشاهده شد.
در کوتاه مدت، رنگ‌های آنالیز شده حاوی نانومواد سمیت مشابهی با رنگ‌های نما معمولی نشان دادند، اما انجام آزمایش‌های طولانی‌مدت توصیه شد.
NanoHouse همچنین ارزیابی چرخه حیات (LCA) را برای ارزیابی اینکه آیا استفاده از نانومواد در رنگ‌ها می‌تواند برای محیط زیست مفید باشد، انجام داد. بهبود مزایای زیست محیطی در هنگام استفاده از یک رنگ نانو بستگی زیادی به ترکیب و عملکرد واقعی آن دارد و بنابراین نمی توان آن را تعمیم داد. به همین ترتیب، تولید نانو مواد و نانو رنگ‌ها تأثیر زیادی بر محیط زیست دارد. افزایش طول عمر رنگ ها با ادغام نانومواد در فرمولاسیون یکی از مزایای بالقوه ای است که می تواند تاثیر بیشتر تولید نانو رنگ ها را در مقایسه با رنگ های معمولی جبران کند .
انتشار در طول تولید نانومواد، نوسازی یا بازیافت مصالح ساختمانی
“نانو زباله” تولید شده از تولید نانومواد، از ادغام نانومواد در رنگ‌ها و استفاده از رنگ دفع زباله های صنعتی و پسماندهای حاصل از سوزاندن در محل های دفن زباله است.
برای رنگ‌های نانو توصیه می‌شود به جنبه‌های بهداشت حرفه‌ای برای جلوگیری از ایجاد گرد و غبار در حین تولید، نگهداری و بازیافت توجه ویژه شود. به همان اندازه مهم است که مزایای بالقوه را در مراحل اولیه نوآوری با استفاده از یک رویکرد ایمن با طراحی برای انتخاب تغییر نانومواد و فرمول رنگ به منظور اجتناب از خطرات (آزاد شدن و تأثیر) و به حداکثر رساندن فرصت‌ها بررسی کنیم.
بیشتر بخوانید: عایق نانو کولر