Les nanotechnologies changent-elles le visage de l'industrie de la construction ?

Lorsque vous entendez le mot « nanotechnologie », qu'est-ce qui vous vient à l'esprit ? De minuscules robots qui ressemblent à des insectes ? Un monde envahi de glu grise ? Des visions futuristes de créations microscopiques nageant dans votre circulation sanguine pour rechercher une infection ? Bien que la plupart d'entre nous aient entendu parler de la petite science de la nanotechnologie, il n'est pas toujours clair de quoi il s'agit.

La première chose déroutante à propos de la nanotechnologie est qu'il ne s'agit pas d'une école scientifique particulière. Il fait référence à n'importe laquelle des sciences, lorsqu'elle est pratiquée à une échelle donnée. En pratique, le préfixe "nano" fait référence à une taille de matériaux à laquelle les lois régulières de la physique s'effondrent et les effets quantiques (ou nanoeffets) prennent le dessus : la gravité est moins importante et l'énergie électromagnétique fonctionne différemment.

Si cela semble fou, pensez-y de cette façon : un nanomètre est un milliardième de mètre, et les effets de la gravité et de l'électromagnétisme deviennent relativement insignifiants lorsqu'il s'agit d'une taille inférieure à cent nanomètres. À cette échelle, les différences avec le monde que nous connaissons sont si radicales qu'elles sont presque inimaginables.

La nanotechnologie est maintenant appliquée aux matériaux de construction. C'est une science relativement nouvelle, mais qui a déjà un impact sur la fabrication des matériaux de construction que vous connaissez : le verre, l'acier, le béton, les revêtements et même le bois. Le mélange de particules nanotechnologiques avec ces matériaux produit une gamme d'effets bénéfiques.

Qu'il s'agisse de fabriquer du béton et du verre résistants au feu, de donner de la résistance au bois et à l' acier à des densités beaucoup plus faibles, et même de rendre notre verre et notre ciment autonettoyants, la nanotechnologie nous aide à construire un monde plus sûr, plus propre et plus efficace.

1. Les matériaux de construction de la nanotechnologie
2. Des nanoparticules encore plus intelligentes
3. L'avenir de la nanotechnologie et de la construction
4. Note de l'auteur

Pour un exemple concret (pardonnez le jeu de mots) de la nanotechnologie au travail, prenez le dioxyde de titane (TiO2). C'est un pigment blanc qui est utilisé depuis longtemps dans les revêtements de béton et de verre à diverses fins, ce qui qualifie son utilisation de nanotechnologie. Le TiO2 absorbe les rayons UV, gardant le béton propre et blanc. Le TiO2 retient et décompose également les particules dans l'air - y compris les particules qui constituent la pollution - donc le mélanger au tarmac signifie que la route elle-même aide à nettoyer l'environnement. Le TiO2 est également utilisé dans une variété de produits de construction pour aider à garder les choses stériles en consommant des bactéries. Il peut même être utilisé pour créer un verre antibuée et autonettoyant, grâce à un nanoeffet dans lequel l'absorption de la lumière UV rend le verre attrayant pour l'eau: L'humidité s'accumule, se recouvre et glisse, éliminant la saleté et laissant derrière elle une surface solide et propre.

D'autres types de nanoparticules -- qui sont des particules que nous mélangeons avec d'autres matériaux, ou que nous utilisons seules, et qui sont définies comme étant inférieures à 200 nanomètres dans au moins une dimension -- incluent les nanotubes de carbone, qui sont des structures auto-assemblées qui utilisent les propriétés cristallisantes uniques du carbone pour former des matériaux incroyablement résistants. Découverts pour la première fois en Russie en 1952 puis ignorés jusque dans les années 1990, les nanotubes de carbone ont un sixième de la densité de l'acier, mais peuvent être de huit à 100 fois plus résistants [source : Kurzweil].

Un autre sous-ensemble de nanoparticules, appelé points quantiques, combine la minuscule puissance quantique de la nanotechnologie avec la capacité de conduire l'électricité . La myriade d'applications potentielles pour ces petits gars est presque inimaginable, mais les premières applications incluent "l'agrégat intelligent", une sorte de béton routier qui peut en fait signaler où il s'affaiblit ou se brise. En analysant le champ électrique de bas niveau d'une structure - telle qu'une route - intégrée à ces minuscules éléments, vous pouvez obtenir une lecture de son état ; ce n'est pas sans rappeler l'écran d'une calculatrice à l'ancienne. Parce que les nanoparticules s'alignent naturellement les unes sur les autres en fonction de leurs propriétés chimiques et thermodynamiques, les scientifiques peuvent manipuler ces propriétés pour créer des routes ou des bâtiments faits d'agrégats intelligents qui peuvent réellement se réparer.

Ou il y a la nano-silice, un silicate artificiel (SiO2, un matériau de construction classique) qui, lorsqu'il est mélangé au béton, utilise l'attraction quantique entre ses particules pour augmenter la résistance de trois à six fois sans augmenter la densité du béton. C'est comme un filet d'énergie quantique, gardant tout lié ensemble. Le SiO2 est également un ingrédient ou un revêtement utile pour le verre ou le béton qui doit être ignifugé - lorsqu'il est chauffé, il réaligne ses particules en une structure beaucoup plus rigide et ignifuge.

Parce que de nombreuses particules nanotechnologiques s'alignent naturellement d'une manière qui semble s'auto-assembler, et parce que ces particules sont constituées des mêmes ingrédients de base que les matériaux qu'elles renforcent, ces additifs apparemment futuristes peuvent éliminer une grande partie de la coûts salariaux et environnementaux liés à la création de produits industriels. Une grande partie de l'impact environnemental de la production de béton , par exemple, implique le martèlement de grosses roches en tailles plus petites mesurées avec précision pour différents travaux. Mais lorsque vous commencez avec de minuscules particules qui augmentent la résistance sans ajouter de densité, vous supprimez une grande partie de cette énergie et de ce temps passés, ce qui signifie que les usines de béton peuvent faire un travail plus intelligent et plus propre.

Et comme beaucoup de ces matériaux sont plus durables une fois qu'ils sont dans le monde - certains aident même à inverser les dommages causés par la pollution - ils contribuent à la durabilité même après avoir été vendus et utilisés dans des projets de construction. Parce que les effets quantiques de bon nombre de ces matériaux ont été étudiés et bien documentés, et parce qu'ils ont été utilisés et améliorés en toute sécurité depuis les années 1990, les scientifiques sont en mesure de calibrer plus parfaitement les meilleures utilisations et mélanges de matériaux manipulés avec la nanotechnologie pour un processus de construction beaucoup plus respectueux de l'environnement.

Mais l'industrie de la construction est, après tout, l'un des métiers les plus anciens et travaille avec un succès régulier les matériaux les plus intemporels disponibles, la pierre et le bois. Très peu de l'industrie de la construction, à l'échelle mondiale, s'intéresse à la recherche et au développement dans le domaine des nanotechnologies. Après tout, la construction est nécessaire partout, et ils ont fait du bon travail depuis le début de la civilisation humaine avec ce qu'ils ont.

Comme pour tout développement vert ou industriel, l'utilisation des nanotechnologies est une course lente mais régulière. Mais le changement a tendance à s'accélérer avec le temps, et avec la poussée vers des stratégies de construction mondiales moins chères et plus vertes, il y a de bonnes chances que l'intégration de la nanotechnologie dans la construction se développe considérablement au cours de la prochaine décennie.

En attendant, ne soyez pas surpris si, lors de votre prochaine visite au centre de rénovation, vous voyez certaines de ces applications utilisées dans des produits que vous pensiez déjà connaître. L'avenir ne vient pas dans une boîte étiquetée brillamment marquée LE FUTUR. Il apparaît après avoir été testé sur le marché, conçu, renommé et conçu pour ressembler au monde que nous connaissons déjà - mais cela ne le rend pas moins excitant.

En tant que personne qui s'intéresse depuis longtemps à la construction écologique et à l'architecture moderne, j'étais enthousiaste à l'idée d'en savoir plus sur ces applications particulières de la nanotechnologie. Il y a tellement de choses que la nanotechnologie nous offre, de la biomédecine au transport, qu'un développement dans n'importe quel domaine aide à contribuer à la science globale, ce qui signifie qu'il conduit à des avantages pour nous tous.

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