Новое покрытие, напоминающее лаву, может остановить возгорание

Пенопласт с покрытием устойчив к возгоранию

Дешевое нетоксичное покрытие может привести к повышению пожарной безопасности.

Чтобы остановить пожар, требуется много науки. Чтобы уберечь дома и рабочие места от огня, производители десятилетиями добавляли антипирены в строительные материалы из пластика, дерева и стали. Но эти добавки могут быть токсичными, дорогими, а иногда и неэффективными. Теперь исследователи из Австралии и Китая разработали новый антипирен, который при воздействии сильного тепла образует керамический слой, похожий на затвердевшую лаву, подавляя пламя до того, как оно распространится.

“Это очень хорошая работа”, — говорит Дэвид Ширальди, химик из Университета Кейс Вестерн Резерв, который разработал другие антипирены. Он отмечает, что сырье для нового материала не особенно дорого и нетоксично, что повышает вероятность широкого использования. Это может повлиять на общественную безопасность в долгосрочной перспективе.

Чтобы повысить огнестойкость, исследователи во главе с Пинганом Сонгом, химиком из Университета Южного Квинсленда, обратились за вдохновением к вулканической лаве. Перед охлаждением и образованием магматических пород расплавленная лава состоит из металлов и кислородсодержащего вулканического стекла, которые не только устойчивы к нагреву, но и текут при нагревании. При воздействии сильного тепла они образуют негорючую оболочку, которая предотвращает попадание пламени на материал и препятствует теплопередаче.

Чтобы создать свою версию антипирена, Сонг и его коллеги использовали три ингредиента. Во-первых, они создали смесь из нескольких порошков оксида металла, включая оксиды алюминия, кремния, кальция и натрия. Эта смесь начинает плавиться примерно при температуре 350°C (ниже температуры большинства видов пламени), образуя стекловидный пласт. Затем исследователи добавили крошечные хлопья нитрида бора, которые легко текут и помогают заполнить любые промежутки между оксидами металлов при формировании однородного слоя. Наконец, они добавили огнезащитный полимер, который описали ранее в журнале ACS Nano в 2021 году. Полимер действует как связующее, приклеивая остальную часть смеси к любому покрытию.

Эта смесь растворялась в воде в молочно-белый раствор, который затем распыляли на различные поверхности, включая жесткую пенопластовую изоляцию, дерево и сталь. После высыхания каждый материал с покрытием подвергался воздействию огня в течение 30 секунд при температуре 1100°C. В каждом случае покрытие расплавлялось в вязкую жидкость, покрывая материал сплошным стекловидным листом.

При воздействии огнем покрытие выделяло негорючий углекислый газ. По мере того как это происходило, оно становилось более плотным, образовывая однородный негорючий слой, который блокировал распространение пламени по материалу и за ним. Исходя из исследования, опубликованном в научном журнале Matter, новая жесткая огнестойкая полимерная пена, используемая для изоляции домов, лучше, чем большинство обычно используемых антипиренов. Новое покрытие также обеспечивает превосходную защиту дерева и стали.

Учитывая эффективность нового покрытия, отсутствие токсичности и простоту нанесения, Сонг говорит, что это может быть универсальная стратегия противопожарной защиты, которая подходит для большинства строительных материалов. Он надеется в ближайшее время коммерциализировать изобретение. Но пока, добавляет он, это просто исследование.

Роберт Ф. Сервис

Боб — репортер журнала Science в Портленде, штат Орегон, освещающий статьи о химии, материаловедении и энергетике.

Читайте также: