Download blad nr. 4-2006 som pdf - Dansk Beton

More documents

Recommendations

Info

BETONELEMENT-FORENINGEN 28 AF SVEND RÖTTIG Beton og nanoteknologi – LOTUSBLOMSTENS HEMMELIGHED Verden er så stor, så stor, Lasse, Lasse lille! Meget større, end du tror, Lasse, Lasse lille! Sådan lyder det første vers i en meget kendt børnesang, skrevet af Zacharias Topelius, og udsagnet er unægteligt rigtigt, når verden betragtes fra det lille barns øjenhøjde. Men i dag kunne sangen også lyde sådan her: Verden er så lille, så lille, Lasse, Lasse lille! meget mindre, end du tror, osv. osv. hvis det altså ikke lige var, fordi versefødderne halter alvorligt. Som udviklingen drøner derudaf i dag, er man nemlig snart i stand til at lure naturen af, helt ned på en atomar skala. Verden er blevet meget større i det allermindste perspektiv. Der kom gang i udviklingen, da forskere fra IBM opfandt et mikroskop for godt 20 år siden, der var i stand til at afbilde overfladen af et stof med så stor opløsning, at man kunne se det enkelte atom. Opfindelsen af dette såkaldte STM-mikroskop er det eksperimentelle grundlag for nanoteknologien. Næste skridt i udviklingen fulgte i 1990, da forskere blev i stand til, bogstaveligt talt, at flytte rundt på de enkelte atomer og manipulere med disse. Nanoteknologi, hvad er det? Nanoteknologi er en teknologi, der opererer på atom- og molekyleniveau. ”Nanos” er græsk og betyder dværg. I måleteknikken er ”nano” prefixet 10 i minus niende potens. En nanometer er således en milliardtedel af en meter. Vi er altså nede i småtingsafdelingen. Alt er opbygget af atomer, der således kan kaldes naturens byggestene. Først inden for de seneste 20 år har man som sagt fået mulighed for at ”se” og flytte rundt på de enkelte atomer. Man kan nu ved hjælp af specielle mikroskoper og værktøjer flytte rundt på atomer og molekyler og danne nye nanostrukturer. Nøjagtig som vi har mulighed for at bygge med legoklodser, kan man i dag opbygge nye materialer, atom for atom, og molekyle for molekyle. Nanoteknologi handler derfor grundlæggende om evnen til at kunne fremstille og kontrollere materialer og objekter på det atomare og molekylære niveau, hvilket vil sige på nanoskalaen. Lotusblomstens hemmelighed Hvis man nu kunne skabe en betonoverflade, der var smudsafvisende, og som derfor kunne holde sig selv ren hen over tiden, så var meget nået. Hvorfor ikke forsøge at aflure naturen selv; er der visdom og erkendelse af finde her? Det viser sig, at bladene fra visse plantearter er helt smudsafvisende. Det drejer sig blandt andet om den indiske lotusblomst, men også andre planter har denne egenskab, f.eks. tulipaner og bananplanter. ”Kun ru overflader kan holde sig selv rene. På glatte overflader bliver snavset siddende alt for godt”. Tyske botanikere ved universitetet i Bonn gjorde i 90’erne den iagttagelse, at bladene fra netop lotusblomsten var helt smudsafvisende. Da man ville søge en forklaring på fænomenet og kiggede på bladenes overfladestruktur i et elektronmikroskop, viste det sig, at disse blade havde en ganske bestemt, ru struktur. Vandet prellede let af bladene, og dermed blev smuds FIGUR 1 – KONTAKTVINKEL VED EN OVERVEJENDE HYDRO FIL OVERFLADE (TV) OG EN OVERVEJENDE HYDROFOB OVERFLADE (TH). lettere skyllet af sammen med vanddråberne. Dette fænomen blev kendt som: ”Lotuseffekten”. Ane Mette Kjeldsen fra Betoncentret på Teknologisk Institut fortæller, at det er kontaktvinklen mellem overflade og vanddråbe, der er af afgørende betydning for lotusblomstens selvrensende egenskaber. Størrelsen af denne vinkel er et udtryk for, hvor meget overfladen fugtes af vandet. På let befugtelige overflader (hydrofile overflader) spredes en vanddråbe over et større areal end på svært befugtelige overflader (hydrofobe overflader). Jo mere hydrofil en overflade er, jo lavere er kontaktvinklen mellem vand og overflade. Princippet er vist på skitsen, figur 1. Hvis en regndråbe rammer en overflade som er superhydrofob, dvs. kontaktvinklen mellem vand og FIGUR 2 – SUPERHYDROFOBT BLAD, HVOR VANDET PRELLER AF. FIGUR 3 – PASSERENDE VANDDRÅBER TAGER SKIDT MED SIG. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dansk Beton · Nr. 4 · November · 2006
overflade er større end 160°, vil dråben løbe af med det samme, og overfladen forblive tør, selv i regnvejr. Et eksempel er vist på figur 2. På en sådan overflade vil passerende vanddråber være i stand til at opsamle og fjerne skidtpartikler, og overfladen ser derfor altid ren ud. Et eksempel på dette er vist på figur 3. På en hydrofil overflade vil skidtpartikler blive redistribueret, men ikke fjernet. En passerende vanddråbe kan flytte partikler med sig, men vil ofte deponere dem andetsteds på overfladen. Det er dette fænomen, der er skyld i de misfarvede rander, der bl.a. ofte ses under vinduespartier, se figur 4. Hvad er det der sker? Grunden til, at lotusblomstens blade (og mange andre blade) er superhydrofobe og dermed selvrensende, skal findes i overfladestrukturen af bladet. Overfladen på lotusblomstens blade er på billedet, figur 5, set gennem et elektronmikroskop. Som det ses, har overfladen små knopper, som ligger ca. 20-40 µm fra hinanden og er ca. 10-30 µm høje. Denne knop- FIGUR 4 – REDISTRIBUERING AF SKIDT GIVER GRIMME RANDER UNDER VINDUER. FIGUR 5 – LOTUSBLOMSTENS OVERFLADE GENNEM MIKROSKOP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dansk Beton · Nr. 4 · November · 2006 pede overflade er overtrukket med mindre knopper med en diameter på ca. 0,1 µm. De mindste knopper er lavet af plantevoks og deltager dermed i at gøre overfladen hydrofob. Undersøgelser har vist, at denne knoppede mikrostruktur er en forstærker af de eksisterende hydrofile eller hydrofobe overfladeegenskaber. En overflade, der er overvejende hydrofob, bliver ved mikrostrukturering superhydrofob, mens en overflade, der i forvejen er hydrofil, bliver superhydrofil. På figur 6 ses en vanddråbe på en kunstigt genereret lotusblomstoverflade. Beton er i materialets natur overvejende hydrofilt, dvs. overfladen i materialets natur er overvejende hydrofilt, dvs. overfladen bliver opfugtet af vand. Dette betyder naturligvis, at en mikrostrukturering, som beskrevet ovenstående, vil gøre materialet endnu mere hydrofilt og dermed forstærke problemer med skidtaflejringer. Vil man udnytte lotusblomsteffekten skal der derfor i kombination med mikrostruktureringen også lægges en coating, der gør materialet overvejende hydrofobt. FIGUR 6 – VANDDRÅBE PÅ OVERFLADE MED LOTUSBLOMST-STRUKTUR. FIGUR 7 – MIKRO STRUK TU- RERING AF BE TON OVER FLADEN MED LASER. BETONELEMENT-FORENINGEN Lotuseffekt og betonoverflader Lotuseffekten har man allerede forsøgt udnyttet ved udviklingen af specielle malinger som skulle generere samme overfladestruktur som lotusblomstens og være hydrofob. Undersøgelser viser dog, at deres effekt kan være kortvarig. (Møller). På Teknologisk Institut forsøger man nu, i et samarbejde mellem Betoncentret og Materialeprøvning at udvikle den korrekte overfladestruktur af beton. Overfladen skal for hydrofobering efterfølgende behandles med en sol-gel, som er stærk nok til at modstå eksterne påvirkninger. ”Sol” står for ”solution”, det engelske ord for opløsning, og ”gel” for ”gelation”, der betyder gelering. Filmen, man opnår ved sol-gel teknologien, er et 1-10 µm tykt glaskeramisk laklag, der med egnede råmaterialer er stabilt over for UV-lys, fugt og varme. Filmen er let at påføre enten ved sprøjtning, pensling eller neddypning og kan påføres mange typer materialer. I et initialt forsøg, hvor muligheden for at benytte lotuseffekten på beton bliver undersøgt, er en betonoverflade blevet mikro-struktureret vha. et nyindkøbt laserudstyr fra Teknologisk Instituts center for Mikroteknologi og Overflade-analyse. Et elektronmikroskop-billede af den strukturerede og den naturlige overflade er vist på figur 7. Efterfølgende skal et sol-gel lag lægges på overfladen, og dens selvrensende egenskaber skal testes ved tilføring af skidt og kunstig regn. Målet er at blive i stand til at kunne indbygge den korrekte struktur i betonoverfladen allerede under udstøbning, ved korrekt udvælgelse og præparation af formmaterialet. Møller, Eva B. ”Hygothermel Performance and Soiling of Exterior Building Surfaces”. Ph.D. -thesis, R-068, Dep. of Civil Eng. DTU, 2003. 29
Page 1 and 2: TEMA FARVET BETON KULØR PÅ BETONE
Page 3: ISSN 0109-758X Nr. 4 · 23. årgang
Page 6 and 7: Building the Best Team in Industry.
Page 8 and 9: produktionsforholdene er mere stabi
Page 10 and 11: . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Page 12 and 13: Spar penge med verdensnyheden til p
Page 14 and 15: Nem rengøring betyder større effe
Page 16 and 17: Fyr og fl amme for Deres sikkerhed!
Page 18 and 19: og DS/EN 1340, som har erstattet de
Page 20 and 21: Fremragende arkitektur arkitektur F
Page 22 and 23: Vellykket støbning af SCC-vejbro 3
Page 24 and 25: NOTER NOTER NOTER Pragmatisk dansk
Page 26 and 27: BIH Dansk Beton Industriforenings E
Page 30 and 31: BETONELEMENT-FORENINGEN Den synlige
Page 32 and 33: NYT FRA BETONCENTRET PRØVNING, ANA
Page 34 and 35: Fra CtO’s arbejdsmark Pakningsber
Page 36 and 37: Fra CtO’s arbejdsmark tiklerne in
Page 38 and 39: Salen fyldt i Hirtshals Salen var f
Page 40: Afsender PortoService ApS Hjulmager

Download blad nr. 4-2006 som pdf - Dansk Beton

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?