Чтобы остановить пожар, требуется много науки. Чтобы дома и рабочие места не задымились, производители десятилетиями добавляли антипирены в пластиковые, деревянные и стальные строительные материалы. Но такие 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 американского Кейсовского университета Западного резервного района, разработавший другие антипирены. Он отмечает, что исходные материалы для керамики не особенно дороги и нетоксичны, что повышает вероятность широкого использования. «[Это] может повлиять на общественную безопасность в долгосрочной перспективе».
Чтобы улучшить антипирены, исследователи во главе с Пинганом Сонгом, химиком из австралийского Университета Южного Квинсленда в Спрингфилде, обратились к лаве за вдохновением. Перед охлаждением и образованием магматических пород расплавленная лава состоит из металл/кислород-содержащих стекол, которые не только терпимы к нагреву, но и текут при нагревании. При воздействии сильного тепла они образуют негорючую оболочку, называемую «уголь», которая предотвращает попадание пламени на материал под ней и препятствует передаче тепла.
Чтобы сделать свою версию, Сонг и его коллеги использовали три компонента. Во-первых, они создали смесь нескольких порошков оксидов металлов, включая оксиды алюминия, кремния, кальция и натрия. Эта смесь начинает плавиться примерно при 350°C (ниже температуры большинства видов пламени), образуя стекловидный лист. Затем исследователи добавили крошечные хлопья нитрида бора, которые легко растекаются и помогают заполнить любые пространства между оксидами металлов при формировании стекла. Наконец, они добавили огнезадерживающий полимер, который они описали в ACS Nano в 2021 году. Полимер действует как связующее вещество, приклеивая остальную часть смеси к любому покрытию.
Эта смесь растворялась в воде до молочно-белого раствора, который они затем распыляли на различные поверхности, включая изоляцию из жесткого пенопласта, дерево и сталь. После высыхания, каждый материал с покрытием подвергали пламени в течение 30 секунд с помощью бутановой горелки с температурой 1100°C. В каждом случае, покрытие плавилось в вязкую жидкость, покрывая материал сплошным стекловидным листом.
При нагревании горелкой покрытие извергает негорючие газы, например углекислый газ. При этом, как только это происходит, оно становится более плотным и образовывает однородный негорючий слой угля, который блокирует распространение пламени на материалы под ним. Исследователи сообщают в журнале Matter, что новая огнезащитная жесткая полимерная пена, используемая для изоляции домов, лучше, чем пена, содержащая более дюжины обычно используемых антипиренов. Новое покрытие также превосходно защищает дерево и сталь.
Исследователи говорят, что при распылении на строительные материалы во время строительства новое покрытие может предотвратить такие бедствия, как пожар в 24-этажном здании Grenfell Tower в Лондоне в 2017 году, в результате которого погибли 72 человека. Учитывая эффективность нового покрытия, отсутствие токсичности и простоту нанесения, Сонг говорит, что оно может стать «универсальной» стратегией противопожарной защиты, применимой для большинства строительных материалов. Он надеется коммерциализировать антипирен скоро. Но на данный момент, добавляет он, «это всего лишь на бумаге».
Источник: Science
