Biyo bazlı akıllı kaplama yangından korunmayı, erken uyarıyı ve ileri dönüştürülebilirliği birleştiriyor

Araştırmacılar, malzemeleri aşırı ısıdan korumakla kalmayıp aynı zamanda yangına karşı erken uyarı sağlayan ve kullanım ömrü sonunda yeni alev geciktirici malzemelere dönüştürülebilen çok işlevli, yangına karşı koruyucu bir kaplama geliştirdi. Çalışma, şu tarihte yayımlandı: Polimer Bozulması ve Kararlılığıyangın güvenliğini, sürdürülebilirliği ve döngüselliği tek bir malzeme sistemi içinde birleştirmeye yönelik bir strateji göstermektedir.

Araştırma, fitik asitten türetilen biyo bazlı şişen alev geciktiriciyi grafen oksit (GO) ile birlikte içeren epoksi bazlı bir kaplamanın geliştirilmesine odaklanıyor.

IMDEA Materials, Madrid Teknik Üniversitesi (UPM), Pekin Üniversitesi ve Çin Jiliang Üniversitesi’nden araştırmacılar, alev geciktirici bileşen ile polimer matris arasındaki etkileşimleri dikkatli bir şekilde tasarlayarak, güçlü yangın performansını korurken birden fazla işlevsellik sunabilen bir kaplama yarattı.

Yangından koruyucu kaplamalar altyapının, ulaşım sistemlerinin ve endüstriyel ekipmanların korunmasında kritik bir rol oynamaktadır. Bununla birlikte, geleneksel kaplamalar tipik olarak tek bir amaç için tasarlanmıştır: yangın olayları sırasında ısı transferini ve yapısal arızayı geciktirmek.

Yeni geliştirilen sistem, üç temel işlevi aynı kaplamaya entegre ederek daha geniş bir yaklaşım benimsiyor: yangından korunma, yangın uyarısı ve malzemenin ileri dönüşümü ve yeniden kullanımı.

Bu çok işlevlilik, PAMA olarak adlandırılan fitik asit türevli reaktif alev geciktiricinin, bir epoksi reçine ağı içerisinde dağılmış grafen oksit ile kombinasyonu yoluyla elde edildi. Doğrudan 1.200°C (2.192°F) aleve maruz kalan alüminyum alt tabakalar üzerinde test edildiğinde kaplanmış numuneler termal koruma gösterdi.

15 dakika aleve maruz kaldıktan sonra kaplanmış alüminyumun arka tarafındaki sıcaklık 400°C’nin (752°F) altında kaldı. Buna karşılık, korumasız bir alüminyum plaka yaklaşık iki dakika sonra tamamen yandı.

Yüksek düzeyde koruma, kaplamanın yanma sırasında sağlam bir yalıtkan kömür tabakası oluşturma yeteneğinden kaynaklanır. Bu kömür bir bariyer görevi görerek ısı transferini yavaşlatır ve alttaki malzemenin yapısal bütünlüğünün korunmasına yardımcı olur.

Kaplama, termal korumanın ötesinde, aynı zamanda aktif bir yangın uyarı sistemi olarak da işlev görme kapasitesine sahiptir.

Grafen oksit bu işlevsellikte merkezi bir rol oynar. Aleve maruz kaldığında malzeme, elektriksel iletkenlikte sıcaklığın neden olduğu hızlı bir geçişe maruz kalır. Bu değişiklik, yaklaşık 3,5 saniye içinde bir alarm sinyalini tetiklemek için kullanılabilir ve ciddi hasar meydana gelmeden önce değerli bir erken uyarı sağlar.

Pasif yangından korunma ve aktif yangın algılamanın tek bir kaplamada entegrasyonu, binalar, elektronik ve endüstriyel uygulamalar için daha akıllı yangına dayanıklı malzemelere doğru önemli bir adımı temsil ediyor.

Bu araştırmanın üçüncü yönü sürdürülebilirliğe odaklanmasıdır. Araştırmacılar, kullanım ömrü sona eren kaplamaları atık olarak ele almak yerine, malzemenin mekanik olarak işlenerek geri dönüştürülmüş kaplama tozuna dönüştürülebileceğini gösterdi. Daha da önemlisi, geri kazanılan malzeme, kömür oluşumunu ve yangına dayanıklılığı artıran nitrojen, fosfor ve silikon içeren yapıları korur.

Geri dönüştürülen toz daha sonra amonyum polifosfatla birlikte polipropilene dahil edildi ve elde edilen kompozitler mükemmel alev geciktirici performans sergiledi.