Brandalarm tapet registrerer, modstår, og advarer om husbrande

Forskere har designet et "brandalarmtapet" lavet af miljøvenligt, ikke -brandfarlige materialer - herunder nogle af de materialer, der findes i knogler, tænder, og hormoner - der kan registrere en brand, forhindre ilden i at sprede sig, og afgive alarm, når der opstår brand. Når den udsættes for varme, tapetet omdannes fra en elektrisk isolerende tilstand til en elektrisk ledende, får den til automatisk at udløse en alarm, der genererer høje lyde og advarselslamper.

Forskerne, ledet af professor Ying-Jie Zhu ved Shanghai Institute of Ceramics, Det Kinesiske Videnskabsakademi, har udgivet et papir om brandalarmtapet i et nyligt nummer af ACS Nano .

Det meste af nutidens kommercielle tapet er fremstillet af letantændelige materialer, såsom plantecellulosefibre eller syntetiske polymerer. Følgelig, når der opstår brand, tapetet får ofte ilden til at sprede sig.

"Sammenlignet med brandfarligt kommercielt tapet, det brandsikre tapet er overlegent på grund af dets fremragende ikke-antændelighed, høj temperatur modstand, og automatisk brandalarmfunktion, "Fortalte Zhu Phys.org . "Det brandsikre tapet har en hvid farve, mekanisk robusthed, og høj fleksibilitet, det kan behandles i forskellige former, farvet med forskellige farver, og trykt med en kommerciel printer. Derfor, brandalarmen brandbestandigt tapet har lovende anvendelser inden for højsikkerhedsindretning for at redde menneskeliv og reducere tab af ejendom i en brandkatastrofe. "

Det nye tapet er baseret på hydroxyapatit, som er den primære uorganiske komponent i knogle og tænder. Selvom hydroxyapatit typisk er sprød og ufleksibel, i tidligere arbejde fandt forskerne, at dannelse af ultralange nanotråde fremstillet af hydroxyapatit giver materialet en stor fleksibilitet, der er egnet til fremstilling af tapet.

For at gøre det ikke -brændbare tapet til et "smart materiale", der automatisk kan slå alarm som reaktion på en brand, forskerne indarbejdede en blækbaseret termosensitiv sensor på tapetet.

Den termosensitive sensor fremstilles på overfladen af ​​tapetet ved en simpel faldstøbningsproces ved hjælp af et blæk, der indeholder grafenoxid. Den lille sensor er placeret på bagsiden af ​​det brandsikre tapet, så det er ude af syne og beskyttet af det brandsikre tapet.

Sensoren består primært af grafenoxid, som er elektrisk isolerende ved stuetemperatur. Imidlertid, når de udsættes for varme, de oxygenholdige grupper fjernes, gør materialet meget ledende. Sensoren er tilsluttet en alarm, så når der opstår brand, og sensoren begynder at lede elektricitet, det får alarmen til at gå.

I første omgang, et problem med grafenoxidsensoren var, at den brændte ud meget hurtigt, så alarmen kun varede i cirka tre sekunder. For at forbedre dette, forskerne modificerede grafenoxidet med polydopamin - et materiale baseret på hormonet og neurotransmitteren dopamin, findes i levende organismer. Det polydopaminmodificerede grafenoxid har en meget lavere termisk responsiv temperatur end grafenoxid i sig selv, hvilket betyder, at det ikke kun reagerer hurtigere på ild (på cirka to sekunder), men har også en forlænget alarmtid på mere end fem minutter.

I fremtiden, forskerne planlægger at skalere produktionen af ​​tapetet, samt undersøge andre anvendelser af det nye brandhæmmende materiale.

"Masseproduktionen af ​​ultralange hydroxyapatit-nanotråde som råmateriale til den smarte brandalarm, brandsikker tapet er kritisk, "Sagde Zhu." Til dato, vi har indset den opskalerede produktion af ultralange hydroxyapatit nanotråde i en autoklav med et volumen på 100 liter i vores laboratorium. Vi stræber efter at udforske den billige og miljøvenlige storskala produktionsteknologi til ultralange hydroxyapatit nanotråde. Ud over, mange virksomheder er interesserede i den nye form for det brandsikre papir, og vi vil samarbejde med nogle virksomheder om at realisere produktion i industriel skala i fremtiden.

"Vi har også undersøgt forskellige anvendelser af den nye slags brandsikkert papir baseret på ultralange hydroxyapatit-nanotråde på mange andre områder, f.eks. bevarelse af vigtige papirdokumenter, energi, luftrensning, vandbehandling, miljøbeskyttelse, anti-forfalskning, fleksibel elektronik, og biomedicinske anvendelser. "

© 2018 Phys.org