Carbon nanorør lover forbedret flammebestandig belægning

Ved at bruge en tilgang, der ligner at samle en club sandwich på nanoskala, National Institute of Standards and Technology (NIST) forskere er lykkedes med at lave en uniform, flervægget kulstof-nanorør-baseret belægning, der i høj grad reducerer brændbarheden af ​​skum, der almindeligvis anvendes i polstrede møbler og andre bløde møbler.

Brændbarheden af ​​det nanorørbelagte polyurethanskum blev reduceret med 35 procent sammenlignet med ubehandlet skum. Lige så vigtigt, belægningen forhindrede smeltning og sammensmeltning af skummet, som genererer yderligere flammer, der er en væsentlig bidragyder til spredning af brande.

Landsdækkende, brande, hvor polstrede møbler er den første genstand, der antændes, udgør ca. 6, 700 boligbrande årligt og resulterer i 480 civile dødsfald, eller næsten 20 procent af dødsfald ved brand i hjemmet mellem 2006 og 2010, ifølge National Fire Protection Association.

Den innovative NIST-teknik klemmer nanorør mellem to hverdagspolymerer og stabler fire af disse trelag oven på hinanden. Resultatet er en plastik-lignende belægning, der er tyndere end en hundrededel af diameteren af ​​menneskehår og har flammehæmmende nanorør fordelt jævnt overalt.

Udtænkt af NIST-materialeforskerne Yeon Seok Kim og Rick Davis, fremstillingsmetoden er beskrevet i januar 2014-udgaven af ​​Thin Solid Films. Kim og Davis skriver, at teknikken kan bruges med en række forskellige typer nanopartikler for at forbedre kvaliteten af ​​overfladebelægninger til forskellige anvendelser.

Parret eksperimenterede med en række forskellige lag-for-lag belægningsmetoder, før de nåede frem til deres triple-decker tilgang. Alle havde ikke opfyldt deres tre hovedmål:hele dækningen af ​​skummets porøse overflade, ensartet fordeling af nanorørene, og metodens praktiske anvendelighed. I de fleste af disse forsøg, nanorørene - cylindre af kulstofatomer, der lignede ruller af hønsenet - klæbte ikke kraftigt til skumoverfladen.

Så, Kim og Davis valgte selv at behandle nanorørene, at låne en teknik, der ofte bruges i cellekultur for at gøre DNA-molekyler mere klæbrige. Metoden fastgjorde nitrogenholdige molekyler - kaldet amingrupper - til nanorørets ydre.

Dette trin viste sig at være kritisk:De forskårne nanorør var ensartet fordelt og klamrede sig ihærdigt til polymerlagene over og under. Som resultat, belægningen udnytter nanorørets hurtige varmeafledningsevne fuldt ud.

Gram for gram, den resulterende belægning giver meget større modstandsdygtighed over for antændelse og brænding end opnået med de bromerede flammehæmmere, der almindeligvis anvendes til behandling af bløde møbler i dag. Lige så vigtigt, siger Davis, et "beskyttende kullag" dannes, når det nanorørbelagte skum udsættes for ekstrem varme, skabe en barriere, der forhindrer dannelsen af ​​smeltebassiner.

"Denne form for teknologi har potentialet til at reducere brandtruslen forbundet med afbrænding af bløde møbler i hjemmet med omkring en tredjedel, " siger Davis.