美開發出納米管阻燃材料 可讓泡沫易燃性降三成
2014-01-17 來源:中國聚合物網
據物理學家組織網1月16日報道,通過在納米尺度上采用一種獨特的三明治結構,美國國家標準與技術研究院(NIST)的科學家開發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,新技術有望將因軟裝飾引發的火災減少三分之一。相關論文發表在專業期刊《固體薄膜》上。
由美國國家標準與技術研究院發明的這項新技術,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層材料連續疊加了4層。這種聽起來相當“厚實”的納米材料,實際上即便用“薄如蟬翼”來形容也絕不為過——其整體厚度還不到人類頭發直徑的百分之一。
在研究初期,負責該項目的材料科學家金延錫(音譯)和里克·戴維斯為新材料設定了三個關鍵目標:泡沫材料多孔表面全覆蓋、納米管均勻分布、制造方法簡單易推廣。
為此,他們試驗了多種材料,希望能改善耐火性能,延緩火焰蔓延,但性能都不夠理想。在最后的測試中,他們選擇了碳納米管,但這種由碳原子構成的如同圓柱形鐵絲網的材料,無法牢固附著在泡沫表面。為解決這一問題,他們選用了醫用碳納米管,這種材料在細胞培養中常被用來增加DNA分子的黏性。其特點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,醫用碳納米管能夠均勻分布在阻燃材料當中,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定的阻燃結構,能夠形成一個碳保護層,防止火焰繼續蔓延。
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,新技術有望把軟裝飾所導致的火災減少三分之一。
無論是辦公室、酒店等公共場所,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火災蔓延的元兇。統計顯示,美國每年因軟裝飾引發的火災就達6700起,并導致480人死亡。其實,人們目前對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,但對于毒性問題卻沒有說明。如果在這方面同樣領先,那它未來無疑將成為很多漂亮建筑的防火“保護傘”。當然,阻燃劑的應用遠不止建筑,國防軍事、航空航天……它的舞臺無處不在。
由美國國家標準與技術研究院發明的這項新技術,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層材料連續疊加了4層。這種聽起來相當“厚實”的納米材料,實際上即便用“薄如蟬翼”來形容也絕不為過——其整體厚度還不到人類頭發直徑的百分之一。
在研究初期,負責該項目的材料科學家金延錫(音譯)和里克·戴維斯為新材料設定了三個關鍵目標:泡沫材料多孔表面全覆蓋、納米管均勻分布、制造方法簡單易推廣。
為此,他們試驗了多種材料,希望能改善耐火性能,延緩火焰蔓延,但性能都不夠理想。在最后的測試中,他們選擇了碳納米管,但這種由碳原子構成的如同圓柱形鐵絲網的材料,無法牢固附著在泡沫表面。為解決這一問題,他們選用了醫用碳納米管,這種材料在細胞培養中常被用來增加DNA分子的黏性。其特點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,醫用碳納米管能夠均勻分布在阻燃材料當中,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定的阻燃結構,能夠形成一個碳保護層,防止火焰繼續蔓延。
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,新技術有望把軟裝飾所導致的火災減少三分之一。
無論是辦公室、酒店等公共場所,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火災蔓延的元兇。統計顯示,美國每年因軟裝飾引發的火災就達6700起,并導致480人死亡。其實,人們目前對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,但對于毒性問題卻沒有說明。如果在這方面同樣領先,那它未來無疑將成為很多漂亮建筑的防火“保護傘”。當然,阻燃劑的應用遠不止建筑,國防軍事、航空航天……它的舞臺無處不在。
版權與免責聲明:本網頁的內容由中國聚合物網收集互聯網上發布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享,并不意味著贊同其觀點或證實其真實性,也不構成其他建議。僅提供交流平臺,不為其版權負責。如涉及侵權,請聯系我們及時修改或刪除。郵箱:info@polymer.cn。未經本網同意不得全文轉載、摘編或利用其它方式使用上述作品。
(責任編輯:xu)
相關新聞
- 東華大學王宏志教授/香港城市大學吳波教授 AFM:多功能碳納米管熱電紗線 - 實現火災預警與廢熱回收的革命性材料 2025-10-10
- 四川大學王延青 ACS AMI:單分散超長單壁碳納米管制備高倍率快充鋰離子電池:高韌性、無粘結劑、自支撐鈮鈦氧化物(TiNb2O7)厚電極 2025-08-26
- 哈工大冷勁松教授團隊與合作者 Compos. Part A:具有微電流刺激功能的碳納米管復合水凝膠用于骨再生 2025-08-10
- 貴州民族大學左曉玲團隊《Adv. Sci.》:3D打印全天然水凝膠 - 可實現綠色可持續發展的阻燃材料 2023-12-25
- 科技部公布國家重點研發計劃“重點基礎材料技術提升與產業化”重點專項評審專家 2020-08-18
- 第五屆阻燃材料與技術國際研討會在杭州隆重舉行 2018-06-29