炭黑產(chǎn)業(yè)網(wǎng)據(jù)慧正資訊消息，據(jù)芝加哥的技術(shù)研究公司PreScouter報(bào)道，建筑外墻涂料的劣化可能由多種因素引起，例如煙灰沉積、生物生長(zhǎng)、酸雨腐蝕或各種生化/物理效應(yīng)的組合。保護(hù)戶外外墻的新技術(shù)引起了人們的關(guān)注，以減少意外維修帶來的巨大經(jīng)濟(jì)損失。
建筑外墻涂料的創(chuàng)新不僅可以解決退化問題，還可以通過幫助確保更耐用和高性能的建筑來成為更可持續(xù)城市的力量。這些技術(shù)甚至可以有助于減少二氧化碳排放、改善能源節(jié)約和提高空氣質(zhì)量。
一些最新和最有趣的應(yīng)用是自清潔外墻材料、用于節(jié)能的輕質(zhì)隔熱涂層砂漿(含氣凝膠/EPS)、應(yīng)用于水泥材料的自生和生物基自修復(fù)技術(shù)，以及改善建筑節(jié)能的熱致變色超疏水涂層。
光催化外墻涂料：
許多研究表明了，半導(dǎo)體如二氧化鈦 (TiO2) 應(yīng)用于建筑材料的效果及其對(duì)去除揮發(fā)性有機(jī)化合物 (VOCs)、有機(jī)染料和發(fā)生在不同表面上的生物發(fā)展的降解作用。
二氧化鈦是一種白色顏料，最常以納米銳鈦礦形式用于自清潔目的。當(dāng)二氧化鈦顆粒接收到能量高于帶隙能量的光子時(shí)，紫外光被吸附，從而導(dǎo)致電子從價(jià)帶轉(zhuǎn)移到正空穴，從而產(chǎn)生這種機(jī)制。如果表面水合(可能由空氣濕度或雨水引起)，這些空穴會(huì)與水分子發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生羥基自由基 (OH+)，羥基自由基 (OH+) 是一種強(qiáng)氧化劑，可將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為危害較小的CO2成分。二氧化鈦也是無毒、穩(wěn)定、零能耗的，被證明在平均直徑為5-50納米的情況下具有更好的光催化性能。
此外，應(yīng)用于砂漿和混凝土的二氧化鈦可以通過將氮氧化物和甲苯等危險(xiǎn)氣體轉(zhuǎn)化為無害成分，有效地促進(jìn)建筑涂料附近區(qū)域的空氣凈化。常見的應(yīng)用是在白色涂料中，一個(gè)例子是在羅馬朱比利教堂的白色混凝土中使用二氧化鈦?zhàn)鳛樘砑觿?/p>
除了分解導(dǎo)致建筑物損壞和空氣污染的成分外，光催化處理還具有其他環(huán)境優(yōu)勢(shì)。例如，自清潔混凝土外墻不需要使用通常用于建筑物清潔處理的溶劑，從而消除了另一個(gè)污染物來源。此外，較淺的涂層(通常為白色，由二氧化鈦色素沉著引起)反射更多的光，從而在炎熱季節(jié)降低內(nèi)部和外部溫度。
根據(jù)歐洲涂料雜志(European Coatings)的數(shù)據(jù)，目前鈦白粉市場(chǎng)價(jià)值178.2億歐元，2020年全球二氧化鈦消費(fèi)量約為645萬(wàn)噸，油漆和涂料行業(yè)是主要消費(fèi)者。預(yù)計(jì) 2025年的年消費(fèi)量將增至800萬(wàn)噸。
砂漿和混凝土的自愈機(jī)制：
水泥材料中的裂縫被認(rèn)為是自然發(fā)生的，因?yàn)檫@些結(jié)構(gòu)承受重量或與不同的暴露環(huán)境接觸。硫酸鹽和氯離子等侵蝕性物質(zhì)容易通過裂縫入侵，這些物質(zhì)隨后將成為建筑物涂層劣化的根源。這種影響可能很有害，因?yàn)椴粌H這些材料的表面受到影響，而且在與混凝土鋼構(gòu)件接觸時(shí)可能會(huì)發(fā)生進(jìn)一步的腐蝕，這意味著耐久性能的極端損耗，也可能導(dǎo)致災(zāi)難性的失效。
由于這些擔(dān)憂，試圖評(píng)估和改進(jìn)砂漿和混凝土自愈機(jī)制的研究引起了人們的極大興趣。水泥基材料的自愈現(xiàn)象主要分為自修復(fù)和自主愈合兩大過程，其成因不同。
自修復(fù)是基于水泥顆粒固有的水化過程，其機(jī)制是通過未反應(yīng)的水泥顆粒在有水的情況下連續(xù)水化，或通過溶解存在于基質(zhì)中的鈣離子 (Ca2+) 與環(huán)境中的碳酸根離子 (CO32-) 發(fā)生反應(yīng)，從而在碳酸鈣 (CaCO3) 的裂縫處沉淀來實(shí)現(xiàn)。自愈的效率取決于環(huán)境(例如，雨水/水的存在)、溫度和混合成分。
自主愈合需要應(yīng)用添加劑，其中最有希望的是一種生物基細(xì)菌，它們也可以通過碳酸鈣沉淀來密封裂縫。其他常用方法基于嵌入式膠囊或容器，當(dāng)水泥表面出現(xiàn)裂縫時(shí)，這些膠囊或容器可促進(jìn)愈合劑(通常是化學(xué)添加劑)的流動(dòng)，使其即使在固化幾天后也能愈合。
ReSHEALience項(xiàng)目是一個(gè)主要的研究小組項(xiàng)目，包括對(duì)超高耐久性混凝土(UHDC)的自愈現(xiàn)象進(jìn)行研究，以評(píng)估極端條件下的耐久性。該項(xiàng)目由13個(gè)國(guó)家組成，獲得了歐盟地平線2020研究和創(chuàng)新計(jì)劃的資助。此外，預(yù)計(jì)到2030年，全球自愈混凝土市場(chǎng)的收入復(fù)合年增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)將達(dá)到36.8%。
熱致變色外墻涂料：
根據(jù)國(guó)際能源署關(guān)于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的跟蹤報(bào)告，2020年，建筑施工占全球能源和工藝相關(guān)排放的10%，是碳排放增加和自然資源浪費(fèi)的重要原因。由于在高溫下使用高能耗冷卻設(shè)備，成功開發(fā)了超疏水太陽(yáng)能反射涂層等材料，以滿足對(duì)太陽(yáng)能反射率的需求。然而，在寒冷時(shí)期，這些材料無法在建筑物內(nèi)建立正常溫度，因?yàn)樘?yáng)反射率太高——導(dǎo)致需要加熱設(shè)備。
為了解決這些能源使用問題，已經(jīng)研究了熱致變色微膠囊(TCM)在外墻膠凝材料中的應(yīng)用，因?yàn)樗鼈兡軌蚋淖冏约旱念伾Ｔ砗芎?jiǎn)單：當(dāng)外界溫度高時(shí)，TCM會(huì)將其顏色變?yōu)闇\色/無色;室外寒冷時(shí)，TCM誘發(fā)的顏色較深，降低了太陽(yáng)反射率。這是可能的，因?yàn)闊嶂伦兩匦曰诜勰┬问降挠袡C(jī)顏料，這些顏料被封裝在有機(jī)微膠囊中，并具有決定其顏色變化的轉(zhuǎn)變溫度。
主要的熱致變色染料是無色染料(如熒烷、螺內(nèi) 酯和俘精酸酐)與負(fù)責(zé)給電子的化合物(如環(huán)酯)和溶劑(如酸或酯)的混合物。在建筑應(yīng)用中，已經(jīng)對(duì)多種顏色進(jìn)行了測(cè)試，在Yuxuan等人的研究中，染料的顏色轉(zhuǎn)變溫度為31℃，這與Kolotek市售的一些顏料相似。
建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用仍在開發(fā)中，但有一項(xiàng)包含熱致變色微膠囊的砂漿的專利，中國(guó)的一項(xiàng)研究通過模擬顯示，與傳統(tǒng)的白色冷卻涂層相比，在中國(guó)北方，使用熱致變色超疏水涂層可使年總能耗降低13.74%。
輕質(zhì)隔熱砂漿：
另一種降低建筑能耗和減少碳足跡的方法是添加具有熱性能的輕質(zhì)材料，以取代砂漿中的細(xì)骨料。這些替代材料通過降低熱變化來改善建筑物的熱性能，同時(shí)降低材料的重量并提高其隔音性能。
一些已被測(cè)試為砂漿添加劑的輕質(zhì)材料包括二氧化硅氣凝膠、塑料廢料、橡膠，以及最近的蛭石和發(fā)泡聚苯乙烯(EPS)。一些公司，如位于希臘的Tekto公司，已經(jīng)開發(fā)了一種具有超輕質(zhì)和隔熱EPS的商業(yè)預(yù)拌砂漿，并擁有一種無機(jī)輕質(zhì)骨料隔熱砂漿的專利。該機(jī)制基于其絕緣性能，這顯著降低了砂漿的導(dǎo)熱性，并延長(zhǎng)了使用壽命。
結(jié)論：
許多更智能、更環(huán)保的建筑材料的替代品已經(jīng)在使用中，為進(jìn)一步開發(fā)和鼓勵(lì)使用創(chuàng)新涂料的公司提供了了大量的機(jī)會(huì)。經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)與更舒適、更清潔、更耐用以及外部空氣凈化等性能優(yōu)勢(shì)緊密相連，因此建筑外墻涂料的創(chuàng)新前景廣闊。
