کاربرد فناوری نانو در صنعت سیمان ــ تحلیل پتنت

سیمان یکی از پرکاربردترین مواد در صنعت ساخت و ساز است. در سال ۲۰۱۱، کل تولید جهانی پیش‌بینی‌شده برای سیمان ۳۴۰۰ میلیون تن بود. چین، با ۲ میلیارد تن تولید، بزرگ‌ترین تولیدکننده است. هند و آمریکا، به‌ترتیب با تولید ۲۱۰ و ۶۸ میلیون تن سیمان، در رده‌های دوم و سوم قرار دارند. به‌رغم اینکه سیمان کاربردهای زیادی دارد، مواد مبتنی بر سیمان خواص مکانیکی ضعیفی دارند و نسبت به آب و سایر مواد شیمیایی مهاجم بسیار نفوذپذیرند؛ این مسئله سبب کاهش ماندگاری و دوام آن‌ها می‌شود. همچنین، صنعت سیمان یکی از منابع مهم منتشرکننده دی‌اکسید کربن است، به‌طوری که ۵ تا ۶ درصد از انتشار سالانه دی‌اکسید کربن در جهان مربوط به این صنعت است. به هر حال، افزایش تقاضا برای مواد و ترکیبات با عملکرد خوب، منجر به توسعه سریع گروه‌های جدیدی از مواد شده است.
فناوری نانو می‌تواند نقش مهمی در صنعت ساخت و ساز ایفا کند، به‌طوری که برحسب مهم‌ترین کاربردهای فناوری نانو در صنایع، صنعت ساخت و ساز در رده هشتم قرار دارد. نانومهندسی مواد مبتنی بر سیمان می‌تواند سبب ایجاد خواص برجسته یا هوشمند (smart properties) شود. فناوری نانو این پتاسیل را دارد که با ورود به صنعت سیمان، چالش‌هایی مثل انتشار دی‌اکسید کربن، مقاوت کم در برابر ترک‌خوردگی، زمان عمل‌آوری طولانی، استحکام کششی کم، جذب زیاد آب، قابلیت چکش‌خواری کم، و بسیاری از عملکردهای مکانیکی دیگر را هدف قرار دهد. با ترکیب نانوموادی مثل نانو SiO2، ZnO2، Al2O3، TiO2، نانولوله‌های کربنی، نانورس‌ها، نانوفیبرهای کربنی، و سایر نانومواد با مواد سیمانی، بهبود قابل توجهی در خواص مکانیکی و ماندگاری این مواد ایجاد می‌شود.