美開發(fā)出納米管阻燃材料 可讓泡沫易燃性降三成
2014-01-17 來源:中國聚合物網(wǎng)
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)1月16日?qǐng)?bào)道,通過在納米尺度上采用一種獨(dú)特的三明治結(jié)構(gòu),美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)的科學(xué)家開發(fā)出一種多壁碳納米管材料,可大幅降低泡沫制品的可燃性。研究人員稱,新技術(shù)有望將因軟裝飾引發(fā)的火災(zāi)減少三分之一。相關(guān)論文發(fā)表在專業(yè)期刊《固體薄膜》上。
由美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院發(fā)明的這項(xiàng)新技術(shù),將多壁碳納米管與兩種高分子材料像三明治一樣組合在一起,并將這種3層材料連續(xù)疊加了4層。這種聽起來相當(dāng)“厚實(shí)”的納米材料,實(shí)際上即便用“薄如蟬翼”來形容也絕不為過——其整體厚度還不到人類頭發(fā)直徑的百分之一。
在研究初期,負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的材料科學(xué)家金延錫(音譯)和里克·戴維斯為新材料設(shè)定了三個(gè)關(guān)鍵目標(biāo):泡沫材料多孔表面全覆蓋、納米管均勻分布、制造方法簡(jiǎn)單易推廣。
為此,他們?cè)囼?yàn)了多種材料,希望能改善耐火性能,延緩火焰蔓延,但性能都不夠理想。在最后的測(cè)試中,他們選擇了碳納米管,但這種由碳原子構(gòu)成的如同圓柱形鐵絲網(wǎng)的材料,無法牢固附著在泡沫表面。為解決這一問題,他們選用了醫(yī)用碳納米管,這種材料在細(xì)胞培養(yǎng)中常被用來增加DNA分子的黏性。其特點(diǎn)是外部包裹有一層含有氮分子的氨基。這一選擇最終被證明是正確的,醫(yī)用碳納米管能夠均勻分布在阻燃材料當(dāng)中,并牢固“抓住”與之接觸的材料表面。此外,這種材料還充分利用了碳納米管的快速散熱能力。此外,即便遭遇極端高溫,涂層中的碳納米管被完全燒焦,這種焦灼層也具有穩(wěn)定的阻燃結(jié)構(gòu),能夠形成一個(gè)碳保護(hù)層,防止火焰繼續(xù)蔓延。
戴維斯稱,與目前在軟裝飾上常用的溴化阻燃劑相比,新技術(shù)的阻燃效果更好。覆蓋這種碳納米管阻燃材料的泡沫制品與未經(jīng)處理的相比,易燃性降低了35%。如果能夠得以廣泛推廣,新技術(shù)有望把軟裝飾所導(dǎo)致的火災(zāi)減少三分之一。
無論是辦公室、酒店等公共場(chǎng)所,還是我們的家里,泡沫類裝飾品的使用都越來越頻繁,而它在很多情況下正是引發(fā)火災(zāi)蔓延的元兇。統(tǒng)計(jì)顯示,美國每年因軟裝飾引發(fā)的火災(zāi)就達(dá)6700起,并導(dǎo)致480人死亡。其實(shí),人們目前對(duì)溴化阻燃劑等最大的詬病,并不是阻燃功效,而是它的毒性。新研究指出自己在阻燃性上完勝,但對(duì)于毒性問題卻沒有說明。如果在這方面同樣領(lǐng)先,那它未來無疑將成為很多漂亮建筑的防火“保護(hù)傘”。當(dāng)然,阻燃劑的應(yīng)用遠(yuǎn)不止建筑,國防軍事、航空航天……它的舞臺(tái)無處不在。
由美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院發(fā)明的這項(xiàng)新技術(shù),將多壁碳納米管與兩種高分子材料像三明治一樣組合在一起,并將這種3層材料連續(xù)疊加了4層。這種聽起來相當(dāng)“厚實(shí)”的納米材料,實(shí)際上即便用“薄如蟬翼”來形容也絕不為過——其整體厚度還不到人類頭發(fā)直徑的百分之一。
在研究初期,負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的材料科學(xué)家金延錫(音譯)和里克·戴維斯為新材料設(shè)定了三個(gè)關(guān)鍵目標(biāo):泡沫材料多孔表面全覆蓋、納米管均勻分布、制造方法簡(jiǎn)單易推廣。
為此,他們?cè)囼?yàn)了多種材料,希望能改善耐火性能,延緩火焰蔓延,但性能都不夠理想。在最后的測(cè)試中,他們選擇了碳納米管,但這種由碳原子構(gòu)成的如同圓柱形鐵絲網(wǎng)的材料,無法牢固附著在泡沫表面。為解決這一問題,他們選用了醫(yī)用碳納米管,這種材料在細(xì)胞培養(yǎng)中常被用來增加DNA分子的黏性。其特點(diǎn)是外部包裹有一層含有氮分子的氨基。這一選擇最終被證明是正確的,醫(yī)用碳納米管能夠均勻分布在阻燃材料當(dāng)中,并牢固“抓住”與之接觸的材料表面。此外,這種材料還充分利用了碳納米管的快速散熱能力。此外,即便遭遇極端高溫,涂層中的碳納米管被完全燒焦,這種焦灼層也具有穩(wěn)定的阻燃結(jié)構(gòu),能夠形成一個(gè)碳保護(hù)層,防止火焰繼續(xù)蔓延。
戴維斯稱,與目前在軟裝飾上常用的溴化阻燃劑相比,新技術(shù)的阻燃效果更好。覆蓋這種碳納米管阻燃材料的泡沫制品與未經(jīng)處理的相比,易燃性降低了35%。如果能夠得以廣泛推廣,新技術(shù)有望把軟裝飾所導(dǎo)致的火災(zāi)減少三分之一。
無論是辦公室、酒店等公共場(chǎng)所,還是我們的家里,泡沫類裝飾品的使用都越來越頻繁,而它在很多情況下正是引發(fā)火災(zāi)蔓延的元兇。統(tǒng)計(jì)顯示,美國每年因軟裝飾引發(fā)的火災(zāi)就達(dá)6700起,并導(dǎo)致480人死亡。其實(shí),人們目前對(duì)溴化阻燃劑等最大的詬病,并不是阻燃功效,而是它的毒性。新研究指出自己在阻燃性上完勝,但對(duì)于毒性問題卻沒有說明。如果在這方面同樣領(lǐng)先,那它未來無疑將成為很多漂亮建筑的防火“保護(hù)傘”。當(dāng)然,阻燃劑的應(yīng)用遠(yuǎn)不止建筑,國防軍事、航空航天……它的舞臺(tái)無處不在。
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