نقش مواد نانوسلولزی تجدیدپذیر در بهبود پوشش‌های مقاوم در برابر آتش
بر اساس خبر اخیر انتشار یافته در خبرنامه نانوساخت (Nanowerk News)، محققان دانشگاه تگزاس A&M، در حال توسعه نوع جدیدی از پوشش‌های مقاوم در برابر آتش با استفاده از مواد قابل‌بازیافت مجدد و غیرسمی هستند. این مواد به‌راحتی در طبیعت یافت شده و حتی قادر به محافظت مؤثرتر طیف وسیعی از مواد هستند. بهبود این پوشش نوین، مرهون خصوصیات مواد تجدیدپذیر نانوسلولزی است.
جیمی گرانلان (Jaime Grunlan) -دکتر در بخش مهندسی مکانیک دانشگاه تگزاس A&M- رهبری مطالعه اخیر منتشر شده در آخرین شماره مجله تقابل و روابط مواد پیشرفته (Advanced Materials Interfaces) را بر عهده داشت. به‌گفته وی: “این پوشش‌ها فرصتی برای کاهش قابلیت اشتعال فوم پلی‌اورتان (polyurethane) مورد استفاده در انواع مبلمان در بسیاری از خانه‌ها فراهم می‌کنند.” در واقع، توسعه موفقیت‌آمیز و اجرای مناسب این پوشش قادر است حفاظت بهتری در برابر آتش از موادی شامل روکش مبلمان، اسباب و اثاثیه منزل، منسوجات و عایقسازی فراهم سازد.
این پروژه نتیجه همکاری مداوم میان گرانلان و گروهی از محققان مؤسسه فناوری سلطنتی KTH در استکهلم واقع در کشور سوئد و به رهبری لارس واگبرگ (Lars Wagberg) است. این گروه متخصص در زمینه به‌کارگیری و بهره‌برداری از نانوسلولز، مواد موردنیاز جهت تکمیل روش پوشش‌دهی گرانلان را برپایه آب فراهم ساختند.
در طبیعت، هر دو نوع سلولز –اجزاء تشکیل‌دهنده چوب و موجودات دریایی مختلف- و رس -جزئی در خاک و ساختارهای سنگی- به‌عنوان تقویت‌کننده‌های مکانیکی در ساختارهای موجود عمل می‌کنند. به‌گفته گرانلان: “مطالعه اخیر بر استفاده از دو نانومواد طبیعی، نانوصفحات رسی و نانوالیاف سلولزی استوار است. این اجزاء هرگز جهت ساخت یک محافظ حرارتی یا پوششی مقاوم در برابر آتش نظیر فیلم نازک چندلایه پوشیده از آب مورد استفاده قرار نگرفته‌اند.”
از جمله مزایای استفاده از این روش، توانایی پوشش‌دهی برای ایجاد یک مانع اکسیژن عالی در فیلم‌های پلاستیکی معمول مورد استفاده در بسته‌بندی مواد غذایی و نیز حفاظت بهتر از آتش با هزینه‌ای پایین‌تر نسبت به دیگر مواد سمی‌تر مرسوم مورد استفاده در روش‌های اجرایی ضد آتش است.
برای آزمایش این پوشش‌ها، گرانلان و همکارانش از فوم پلی‌اورتان انعطاف‌پذیر -اغلب مورد استفاده در کوسن‌های مبلمان- استفاده کردند و برای تعیین سطح حفاظت و پوشش‌دهی ترکیبات تهیه شده، آن را در معرض آتش حاصل از یک مشعل بوتان قرار دادند. در حالی‌که فوم پلی‌اورتان فاقد پوشش در هنگام تماس با شعله بلافاصله ذوب می‌شود، در فوم بهبود یافته با پوشش‌دهی محققان، آسیب آتش محدود به بخش سطحی بوده و فراتر از سطح رویه پیش‌روی نکرده و فوم بخش زیرین آسیب نمی‌بیند.
گرانلان افزود: “ساختار دیوار نانوآجری این پوشش سبب کاهش درجه حرارت در بخش زیرین فوم و تعویق احتراق می‌شود. این پوشش همچنین به‌منظور بهبود تشکیل زغال عایق‌کننده و کاهش انتشار گازهای تغذیه‌کننده آتش به‌کار گرفته می‌شود. گام بعدی در این پروژه، انتقال و ارائه این روش‌ها به بخش صنعت جهت اجرا و توسعه بیشتر است.”
