อาคารเก่าแก่หลายแห่งสร้างด้วยหินปูน เช่น มหาวิหารเซนต์สตีเฟนในกรุงเวียนนา หินปูนใช้งานได้ง่าย แต่ไม่สามารถทนต่อสภาพดินฟ้าอากาศได้ดี
ประกอบด้วยแร่ธาตุแคลไซต์เป็นส่วนใหญ่ที่ค่อนข้างผูกติดกันเล็กน้อย ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ส่วนต่างๆ ของหินผุพังไปตลอดหลายปี ซึ่งมักต้องเสียค่าใช้จ่ายในการฟื้นฟูและการบำบัดรักษา
อย่างไรก็ตามสามารถเพิ่มความต้านทานของหินได้โดยการบำบัดด้วยอนุภาคนาโนซิลิเกตพิเศษ มีการใช้วิธีการนี้อยู่แล้ว แต่สิ่งที่เกิดขึ้นจริงในกระบวนการและอนุภาคนาโนที่เหมาะสมที่สุดสำหรับจุดประสงค์นี้ยังไม่เป็นที่แน่ชัดจนถึงปัจจุบัน ทีมวิจัยจาก TU Wien และมหาวิทยาลัยออสโลสามารถชี้แจงได้อย่างชัดเจนว่ากระบวนการชุบแข็งเทียมนี้เกิดขึ้นได้อย่างไรผ่านการทดลองที่ซับซ้อนที่ DESY synchrotron ในฮัมบูร์กและด้วยการตรวจด้วยกล้องจุลทรรศน์ในกรุงเวียนนา ด้วยวิธีนี้ ทีมงานจึงสามารถกำหนดได้ว่าอนุภาคนาโนชนิดใดเหมาะสมที่สุดสำหรับจุดประสงค์นี้
สารแขวนลอยในน้ำที่มีอนุภาคนาโน
Prof. Markus Valtiner จาก Institute of Applied Physics ที่ TU Wien กล่าวว่า “เราใช้สารแขวนลอยซึ่งเป็นของเหลว ซึ่งอนุภาคนาโนในตอนแรกจะลอยไปมาอย่างอิสระ” “เมื่อสารแขวนลอยนี้เข้าไปในหิน ส่วนที่เป็นน้ำจะระเหย อนุภาคนาโนจะสร้างสะพานเชื่อมที่มั่นคงระหว่างแร่ธาตุและทำให้หินมีความเสถียรมากขึ้น”
วิธีนี้ถูกใช้ไปแล้วในเทคโนโลยีการฟื้นฟู แต่จนถึงขณะนี้ก็ยังไม่ทราบแน่ชัดว่ากระบวนการทางกายภาพเกิดขึ้นอย่างไร เมื่อน้ำระเหย จะเกิดการตกผลึกชนิดพิเศษ: โดยปกติ คริสตัลจะจัดเรียงอะตอมแต่ละตัวตามปกติ อย่างไรก็ตาม ไม่เพียงแต่อะตอมเท่านั้น แต่อนุภาคนาโนทั้งหมดยังสามารถจัดเรียงตัวในโครงสร้างปกติได้ ซึ่งในตอนนั้นจะเรียกว่า “คริสตัลคอลลอยด์”
อนุภาคนาโนซิลิเกตมารวมกันเพื่อสร้างผลึกคอลลอยด์ดังกล่าวเมื่อแห้งในหิน และทำให้เกิดการเชื่อมต่อใหม่ระหว่างพื้นผิวแร่แต่ละชนิด นี้จะเพิ่มความแข็งแรงของหินธรรมชาติ
การวัดที่ศูนย์วิจัยขนาดใหญ่ DESY และในเวียนนา
ทีมวิจัยของ TU Wien ได้ใช้โรงงานซิงโครตรอน DESY ในฮัมบูร์กเพื่อสังเกตกระบวนการตกผลึกโดยละเอียด สามารถสร้างรังสีเอกซ์ที่แรงมากได้ที่นั่น ซึ่งสามารถใช้ในการวิเคราะห์การตกผลึกระหว่างกระบวนการทำให้แห้ง
Joanna Dziadkowiec (University of Oslo และ TU Wien) ผู้เขียนคนแรกของสิ่งพิมพ์ดังกล่าวกล่าวว่า “สิ่งนี้สำคัญมากที่จะต้องเข้าใจว่าความแข็งแกร่งของพันธะที่ก่อตัวขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับอะไร “เราใช้อนุภาคนาโนที่มีขนาดและความเข้มข้นต่างกัน และศึกษากระบวนการตกผลึกด้วยการวิเคราะห์ด้วยเอ็กซ์เรย์” แสดงให้เห็นว่าขนาดของอนุภาคมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเพิ่มความแข็งแรงที่เหมาะสม
ด้วยเหตุนี้ TU Vienna จึงวัดแรงยึดเกาะที่เกิดจากผลึกคอลลอยด์ ด้วยเหตุนี้จึงใช้กล้องจุลทรรศน์การรบกวนแบบพิเศษ ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการวัดแรงเล็กๆ ระหว่างสองพื้นผิว
อนุภาคเล็ก แรงขึ้น
Joanna Dziadkowiec กล่าวว่า “เราสามารถแสดงให้เห็นได้: ยิ่งอนุภาคนาโนมีขนาดเล็กเท่าใด พวกมันก็ยิ่งสามารถเสริมสร้างการประสานกันระหว่างธัญพืชของแร่ธาตุได้มากเท่านั้น “หากคุณใช้อนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่า ผลึกคอลลอยด์จะสร้างจุดยึดเกาะมากขึ้นระหว่างแร่ธาตุสองเม็ด และด้วยจำนวนของอนุภาคที่เกี่ยวข้อง แรงที่พวกมันจับแร่ธาตุไว้ด้วยกันจึงเพิ่มขึ้นด้วย” จำนวนอนุภาคที่มีอยู่ในอิมัลชันก็มีความสำคัญเช่นกัน Markus Valtiner กล่าวว่า “ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของอนุภาค การค้นพบใหม่นี้จะถูกนำมาใช้เพื่อทำให้งานบูรณะมีความคงทนและตรงเป้าหมายมากขึ้น
