رطوبت بهعنوان دشمن شماره یک سازههای بتنی و فلزی همواره چالشی بنیادین در صنعت ساختمان بوده است. نفوذ مولکولهای آب به داخل بافت متخلخل بتن نهتنها موجب شورهزدگی، یخزدگی و ترکخوردگی میشود، بلکه خوردگی میلگردها و کاهش چشمگیر عمر مفید سازه را به دنبال دارد. در همین راستا، علم نانوپلیمر با ارائه پوششهایی در مقیاس مولکولی، انقلابی در عایقکاری رطوبتی ایجاد کرده است. عایق رطوبتی نانوپلیمر، پوششی است که زنجیرههای پلیمری بههمچسبیده در آن در ابعاد نانومتری شکل یافته و با ساختاری خاص، سطح بتن را به یک لایه پیوسته، زیستسازگار و نفوذناپذیر در برابر آب تبدیل میکند (جهانگیری، ۱۴۰۳، ص ۳۷).
مکانیزم اصلی عملکرد این عایق بر پایه دو اصل پایهای فناوری نانو یعنی اصلاح سطح و کاهش انرژی سطحی بنا شده است. نانوذرات فعال نظیر نانوسیلیکا و نانوآکریلیک با اتصال کووالانسی به شبکه پلیمری، زبری و زاویه تماس قطره آب را به سطح بالای ۱۵۰ درجه میرسانند که به آن پدیده فوقآبگریزی یا ابرآبگریزی میگویند. در این شرایط، آب بهجای نفوذ در منافذ، بهصورت قطرههای کروی بر روی سطح میغلتد و با کمک نیروی جاذبه یا باران از سطح جدا میشود (کتاب مهندس جهانگیری، فصل سوم، ص ۳۷). این رفتار دقیقاً الهامگرفته از اثر برگ نیلوفر آبی است که در طبیعت بهعنوان مرجع بیومیمتیک پوششهای نانو شناخته میشود (Advanced Functional Materials, 2023).
آنچه عایق نانوپلیمر را از رنگهای اکریلیک معمولی متمایز میکند، عمق نفوذ و تشکیل شبکه سهبعدی در منافذ مویینگی بتن است. در حالی که پوششهای سنتی فقط یک فیلم سطحی سخت نشده ایجاد میکنند، نانوپلیمرها بهعلت ذرات فوقریز خود به عمقخلل و فرج بتن نفوذ کرده، با مواد معدنی سطح واکنش داده و یک لایه هیدروفوبیک پیوسته در عمق ایجاد میکنند. این ویژگی باعث میشود عایق در برابر سایش، عبور خودرو و شرایط محیطی سخت، دوام قابلتوجهی داشته باشد و مانع پوسته شدن و تاولزدن شود (Progress in Organic Coatings, 2023).
شایان ذکر است که یک عایق نانوپلیمری استاندارد باید دو ویژگی متضاد را بهطور همزمان دارا باشد: نفوذناپذیری نسبت به آب مایع و تنفسپذیری نسبت به بخار آب. این توازن که با کنترل دقیق قطر منافذ شبکه پلیمری حاصل میشود، از حبس شدن رطوبت در مغز بتن و ایجاد فشار اسمزی ممانعت میکند و از کنده شدن پوشش جلوگیری مینماید. این رفتار بر پایه استاندارد ASTM E96 که قابلیت انتقال بخار آب را ارزیابی میکند، سنجیده میشود و پوششی بهینه محسوب میگردد که هم آزمون نفوذپذیری و هم تنفسپذیری را با موفقیت پشت سر بگذارد (ASTM International, 2023).
مزیت راهبردی دیگر استفاده از پایه آب بهجای حلالهای آلی در فرمولاسیون نانوپلیمر است. این پوششها با کاهش شدید انتشار ترکیبات آلی فرار، هم برای پرسنل اجرایی ایمنتر بوده و هم استانداردهای سختگیرانه زیستمحیطی نظیر ISO 14001 و گواهینامههای ساختمان سبز LEED را محقق میسازند (US Green Building Council, 2024). بههمین دلیل، در سالهای اخیر روند جهانی بهسمت جایگزینی عایقهای پایه حلالی با پوششهای پایه آب شتاب گرفته است
