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美开发出超薄碳纳米管阻燃材料

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来源: 作者: 2019-05-16 22:44:03

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据物理学家组织1月16道,通过在纳米尺度上采用一种独特的三明治结构,美国国家标准与技术研究院(NIST)的科学家开发出一种多壁碳纳米管材料,可大幅下降泡沫制品的可燃性。研究人员称,新技术有望将因软装饰引发的火灾减少三分之一。相关论文发表在专业期刊《固体薄膜》上。

由美国国家标准与技术研究院发明的这项新技术,将多壁碳纳米管与两种高分子材料像三明治一样组合在一起,并将这种3层材料连续叠加了4层。这种听起来相当“厚实”的纳米材料,实际上即便用“薄如蝉翼”来形容也绝不为过——其整体厚度还不到人类头发直径的百分之一。

在研究初期,负责该项目的材料科学家金延锡(音译)和里克·戴维斯为新材料设定了三个关键目标:泡沫材料多孔表面全覆盖、纳米管均匀分布、制造方法简单易推行。

为此,他们实验了多种材料,希望能改善耐火性能,延缓火焰蔓延,但性能都不够理想。在最后的测试中,他们选择了碳纳米管,但这种由碳原子构成的犹如圆柱形铁丝的材料,无法牢固附着在泡沫表面。为解决这1问题,他们选用了医用碳纳米管,这类材料在细胞培养中常被用来增加DNA份子的黏性。其特点是外部包裹有一层含有氮份子的氨基。这一选择最终被证明是正确的,医用碳纳米管能够均匀分布在阻燃材料当中,并牢固“抓住”与之接触的材料表面。另外,这类材料还充分利用了碳纳米管的快速散热能力。另外,即便遭受极端高温,涂层中的碳纳米管被完全烧焦,这类焦灼层也具有稳定的阻燃结构,能够构成一个碳保护层,防止火焰继续蔓延。

戴维斯称,与目前在软装潢上经常使用的溴化阻燃剂相比,新技术的阻燃效果更好。覆盖这种碳纳米管阻燃材料的泡沫制品与未经处理的相比,易燃性降低了35%。如果能够得以广泛推行,新技术有望把软装潢所导致的火灾减少三分之一。

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