Исследователи изготовили противопожарные обои на основе неорганических нанопроволок и тепловых датчиков с оксид графеном, которые подают сигнал тревоги в случае пожара.
Обои изготовлены из армированных стекловолокном гидроксиапатитных нанопроволок и термочувствительных датчиков оксид графена. При нормальной комнатной температуре датчики оксид графена изолированы, но при повышенных температурах, в случае пожара поблизости, датчики становятся проводящими и автоматически вызывают подключенные звуковые и световые сигналы.
«Доступные на рынке обои из растительных целлюлозных волокон легко воспламеняются, что способствует быстрому распространению огня», – отмечает Ин-Цзе Чжу из Шанхайского института керамики, Китайской академии наук и Университета при Китайской академии наук. «Мы считаем, что существует настоятельная необходимость в разработке огнестойких и высоконадежных оповещающих о пожаре обоев».
Огнеупорную бумагу изготавливают путем простой подачи раствора, содержащего сверхдлинные гидроксиапатитовые нанопроволки и стекловолокно, в обычную коммерческую бумагоделательную машину. Крошечные термочувствительные датчики затем изготавливаются на обратной стороне бумаги, используя простой процесс литья под давлением с чернилами, содержащими полидопамин-модифицированный оксид графена. В конце, внешние медные электроды соединяются с краями термочувствительного датчика. Датчики не видны, когда бумага располагается на стене.
«Сверхдлинные гидроксиапатитовые нанопроволки в процессе изготовления переплетаются друг с другом, образуя огнестойкую неорганическую бумагу, обладающую высокой гибкостью», – объясняет Чжу.
Если температура окружающей среды поблизости превышает определенный уровень, кислородсодержащие группы в оксиде графена отключаются и материал становится высокопроводящим. Датчики реагируют быстро (в течение нескольких секунд) на температуру выше 126,9°C и остаются работоспособными в течение как минимум 5 минут, позволяя передать предупреждающий сигнал тревоги.
«Насколько нам известно, это первая успешна попытка создания умных огнезащитных обоев на основе сверхдлинных гидроксиапатитовых нанопроволок и термочувствительных датчиков из оксид графена», – говорят исследователи. «Мы считаем, что широкое использование наших умных огнестойких обоев, подающих сигнал пожарной тревоги, могут принести пользу общественной безопасности, спасая жизни и сокращая потерю имущества при пожаре».
Все материалы, используемые в таких обоях, являются экологически чистыми и могут быть обработаны в различные текстуры, окрашены или напечатаны с такими же узорами, как и обычные обои на основе целлюлозы. На сегодняшний день обои были изготовлены только в лаборатории, и чтобы концепция стала коммерчески жизнеспособной, необходимо значительно снижение стоимости гидроксиапатитовых нанопроволок. Каких-либо технических препятствий в промышленном производстве исследователи не видят.
