A propos de la nanotechnologie en génie civil

February 25

La nanotechnologie est la manipulation de la matière à l'échelle «micro», 100 nanomètres et moins, de construire des structures moléculaires et atomiques pour servir un objectif à l'échelle normale. Actuellement limité à la création de nano-particules et des structures mobiles très simples, la nanotechnologie est appliquée dans l'ingénierie, la médecine et l'informatique. Le génie civil applique ces technologies à la construction et la conception en essayant d'améliorer la sécurité et l'utilité des structures publiques.

Les faits

Les ingénieurs civils traitent de la conception, la construction et l'entretien des différentes structures qui font fonction de la civilisation. Les routes, les ponts, les canaux, les tunnels, les systèmes de circulation, les transports en commun et d'autres structures qui opèrent sur une grande échelle sont soumis à des considérations particulières qui nécessitent des ingénieurs pour tenir compte des tremblements de terre, les vents, le mouvement public massif et même des frappes militaires. Ces exigences particulières donnent de multiples applications pour la nanotechnologie, de matériaux de construction résistant aux séismes à métros de graffiti résistant.

Histoire

Les humains ont utilisé la nanotechnologie sans le savoir depuis longtemps, avec les procédés de la métallurgie et de la chimie à l'aide de structures à l'échelle «nano» pour atteindre leurs effets. Au début des années 1900, Richard Zsigmondy a fait des recherches sur les différentes structures à l'échelle nanométrique; plus tard, le physicien Richard Feynman a donné une conférence désormais célèbre appelé "Beaucoup de place en bas» qui a souligné les différentes possibilités inhérentes à la manipulation de la matière à l'échelle atomique. Dans les années 1980, l'invention du microscope à effet tunnel a conduit à le vrai début de la nanotechnologie, bientôt suivi par les découvertes de fullerènes et des nano-tubes de carbone, deux nano-particules qui forment la base des applications actuelles. En 2000, la National Nanotechnology Initiative a été fondée par le gouvernement des États-Unis pour diriger et coordonner la recherche en nanotechnologie.

Les usages

Les nano-particules sont utilisées pour renforcer les matériaux de construction et de les rendre plus souples, donc résistant aux chocs et aux chocs. La recherche tente de développer d'autres applications.

Les types

Il existe deux approches de la nanotechnologie; ils opèrent à partir des extrémités opposées du problème. Les approches descendantes construire des structures à l'échelle facilement accessible qui ensuite construire des structures plus petites. techniques ascendantes utilisent des procédés pour induire la formation de structures utiles à l'échelle souhaitée - qui peut, à son tour, conduire à la formation d'autres structures à grandes échelles. En théorie, ces approches sont évolutifs et reproductibles, ce qui signifie qu'ils peuvent être appliqués de façon répétée à des échelles plus petites ou plus grandes. Mais il y a des limites en raison des effets de la physique à différentes échelles différentes.

Théories / spéculation

L'application d'une nanotechnologie robuste pour le génie civil est l'un des objectifs à long terme de la science. Grâce à la fabrication de robots nanotechnologiques auto-réplication qui peut à son tour manipuler la matière à l'échelle atomique, les bâtiments pourraient être «cultivées» à partir d'un tas de matériaux, surfaces pourraient se nettoyer par le recyclage de la saleté, et le smog pourraient être convertis en oxygène. Ponts et autres grandes structures soumises à des effets de résonance dus à des vents ou des tremblements de terre pourraient modifier leur propre structure intelligente pour adapter aux chocs. Potholes pourrait «guérir» eux-mêmes.

Considérations

Utilisation de la nanotechnologie dans le génie civil expose la population en général et de tout l'environnement de nano-particules et, si le développement futur passe comme espéré, nano-machines. Les inquiétudes concernant les effets des nano-particules d'argent en tuant les bactéries nécessaires à l'écosystème ont été mis en avant pour justifier la réglementation.