تطبيق تقنية النانو

نظرًا لأن حدوث حرائق الغابات لم يشهد بعد انخفاضًا كبيرًا في العديد من دول العالم ، فهناك حاجة متزايدة للباحثين للتحقيق وتطوير طرق محسنة للتعامل مع هذه القضية العالمية. في هذه المقالة ، ندرس استخدامات وتطبيقات تكنولوجيا النانو في معدات مكافحة الحرائق.

الحاجة إلى تحسين المواد المقاومة للحريق

في عام 2018 ، أبلغت إدارات الإطفاء في الولايات المتحدة عن أكثر من 1.3 مليون حريق ، مما أدى إلى وفاة 3655 ، وإصابة 15200 ، وخسارة تراكمية تقدر بنحو 25.6 مليار دولار.

في نفس العام ، شهدت الولايات المتحدة ما مجموعه 500،83 حريق غابات ، حدث أكثر من 8500 منها في ولاية كاليفورنيا وحدها. نظرًا لأن الولايات المتحدة دولة صناعية تدعي أن لها مصلحة خاصة في سلامة مواطنيها ، فإن هذه الأرقام تثير الدهشة.

الجرافين: مادة عجيبة

بينما يبدو أن العدد الدقيق للحرائق وما يتصل بها من إصابات وإصابات بين المدنيين في الولايات المتحدة قد انخفض بشكل طفيف خلال السنوات القليلة الماضية ، لا يزال العدد مرتفعًا بشكل غير مقبول. لمعالجة هذه المخاوف ، استخدم العديد من الباحثين تقنية النانو لتطوير حلول مبتكرة للحماية من الحرائق.

النانو كمواد مثبطة للهب

نظرًا لأن المنسوجات هي أحد أكثر مصادر الاشتعال شيوعًا في حوادث الحريق ، يتم استخدام العديد من المنسوجات المقاومة للهب في الملابس الواقية لرجال الإطفاء ، والسجاد ، والأثاث ، والستائر ، وأغطية الأرضيات ، وملابس النوم ، والبطانيات ، والمراتب ، وغيرها من مواد النسيج الصناعية والخشب. مدرجة. في الواقع ، تحتوي هذه المنسوجات ، باعتبارها الأكثر استخدامًا ، على مركبات بوليمر نانوية ، وشرائح نانوية مونتموريلونايت (MMT) ، ونتيجة لذلك ، لها خصائص ميكانيكية وحرارية وغير قابلة للاشتعال.

تم أيضًا إثبات أن الأنابيب النانوية الكربونية (CNTs) ، التي تتكون من شبكة سداسية من ذرات الكربون المترابطة ، غير قابلة للاشتعال. على وجه الخصوص ، تعمل طبقات الكربون في أنظمة البوليمر / الأنابيب النانوية الكربونية كعازل حراري وتقلل من قابلية طبقاتها الأساسية للاشتعال.

Nanocyl ، وهي شركة بلجيكية تركز على إنتاج الأنابيب النانوية الكربونية الصناعية متعددة الجدران (MWCNT) ، هي واحدة من أوائل الشركات المصنعة لطلاءات النسيج غير القابلة للاشتعال MWCNT. يقدم منتج الشركة ، المعروف باسم THERMOCYL TM ، خصائص مثبطة للهب استثنائية لمجموعة واسعة من المواد بخلاف المنسوجات ، والتي يشمل بعضها الزجاج والمعادن والبلاستيك الحراري والخشب.

أنظمة إطفاء الحريق

باستخدام تقنية النانو في معدات مكافحة الحرائق مثل طفايات الحريق وأنظمة إخماد الحرائق ذات الصلة ، يمكن إطفاء الحرائق بشكل أكثر فعالية.

إحدى الطرق التي تمت دراستها في هذا النوع من النظام هي من خلال تطوير مخاليط ومركبات كيميائية مختلفة يمكن أن تسمح للمادة المحترقة بالتحلل إلى حجم الجسيمات النانوية. ثم تزداد جودة خليط الإطفاء وتزيد من فعاليته وقوته في مكافحة الحريق.

Xi’an WestPeace Fire Technology Co. ، Ltd هي شركة مقرها الصين طورت العديد من طفايات الحريق المحمولة القائمة على تكنولوجيا النانو. يتمثل مبدأ العمل الأساسي وراء تقنية إطفاء الحرائق بالجسيمات النانوية في تقليل حجم جزيئات طفايات الحريق الكيميائية الجافة إلى حوالي 0.1 ميكرومتر (ميكرومتر). في الواقع ، يتسبب هذا العمل في دخول الجزيئات إلى النار مباشرة وتقليل كمية المواد المتبقية بعد إطفاء الحريق. بالإضافة إلى كونها أصغر مطفأة حريق محمولة في السوق ، تقول Westpeace إن خط منتجاتها من طفايات الحريق ذات الجسيمات النانوية صديقة للبيئة وغير سامة.

مواد بناء

مع نمو سكان العالم ، لبى المصنعون الطلب المتزايد على مواد البناء من خلال تطوير مواد أخف وأقوى وأكثر متانة يمكن إنتاجها بسرعة أكبر. لسوء الحظ ، لم تفكر غالبية الشركات المصنعة في قابلية موادها للاشتعال. في محاولة لمعالجة هذه المخاوف وزيادة مستوى السلامة من الحرائق دون المساس بالقدرة على تلبية متطلبات الإنتاج ، تم استخدام العديد من تقنيات النانو المختلفة في مواد البناء الجديدة.

في حين أن الطلاءات التقليدية للهياكل الخشبية تشمل فوسفات الأمونيوم أو الكبريتات أو الكلوريدات أو الأكاسيد أو البورات أو الأملاح المعدنية الأخرى ، فإن العديد من هذه المواد الكيميائية ومنتجات الاحتراق الخاصة بها شديدة السمية.

تم بذل العديد من الجهود للتحقيق في كيفية استبدال هذه المواد الكيميائية القاسية بطبقات نانوية يمكن أن يزيد من الحماية من الحرائق ، ويقلل من سمية البيئة لعمال البناء ، ويحسن مقاومة البيليون.

تتضمن بعض الطلاءات النانوية التي أظهرت نتائج واعدة للحماية من الحرائق طبقات نانوية من السيليكات مثل MMT والجسيمات النانوية غير العضوية المثبطة للهب وجسيمات السيليكا النانوية و MWCNTs.

القيود المحتملة لتقنية النانو في معدات مكافحة الحرائق

بصرف النظر عن المنسوجات النانوية وأنظمة إطفاء الحرائق الجديدة ، يمكن أيضًا العثور على تطبيق تقنية النانو في أنظمة السلامة من الحرائق في طلاء البوليمر المستخدم في صناعة السيارات ، وحصائر الألياف النانوية ، والهلاميات المائية.

على الرغم من إمكانات هذه المواد ، فإن المخاوف المحيطة بالسمية النانوية المحتملة لهذه المواد قد حدت من اندماجها في المزيد من المنتجات التجارية ، وقد كشف الاستخدام المتزايد للجسيمات النانوية عن قدرتها على تغيير وظيفة المناعة الطبيعية ، مما يؤدي إلى التهاب في أعضاء مختلفة مثل الكبد ، الكلى والرئتين. لحسن الحظ ، سمحت العديد من دراسات السموم التي قدمت هذه المعلومات للباحثين بتحديد التركيزات والأحجام والأنماط السطحية للجسيمات النانوية لتطبيقاتهم المحددة.