Forskare har designat en "brandlarmtapet" av miljövänlig, icke brandfarliga material - inklusive några av de material som finns i ben, tänder, och hormoner - som kan upptäcka en brand, förhindra att elden sprider sig, och avge ett larm när en brand uppstår. När den utsätts för värme, tapeten omvandlas från ett elektriskt isolerande tillstånd till ett elektriskt ledande, vilket gör att det automatiskt utlöser ett larm som genererar höga ljud och varningslampor.

Forskarna, ledd av professor Ying-Jie Zhu vid Shanghai Institute of Ceramics, Kinesiska vetenskapsakademien, har publicerat ett papper om brandlarmtapeten i ett nyligen utgåva av ACS Nano .

De flesta av dagens kommersiella tapeter är gjorda av mycket brandfarliga material, såsom växtcellulosafibrer eller syntetiska polymerer. Följaktligen, när en brand uppstår, tapeten får ofta elden att spridas.

"Jämfört med brandfarlig kommersiell tapet, den brandbeständiga tapeten är överlägsen på grund av dess utmärkta icke-brandfarlighet, högtemperaturmotstånd, och automatisk brandlarmsfunktion, "Berättade Zhu Phys.org . "Den brandbeständiga tapeten har en vit färg, mekanisk robusthet, och hög flexibilitet, det kan bearbetas till olika former, färgat med olika färger, och tryckt med en kommersiell skrivare. Därför, brandlarmet brandbeständig tapet har lovande tillämpningar inom högsäker inredning för att rädda människoliv och minska förlust av egendom vid en brandkatastrof. "

Den nya tapeten är baserad på hydroxyapatit, som är den primära oorganiska komponenten i ben och tänder. Även om hydroxiapatit vanligtvis är sprött och oflexibelt, i tidigare arbete fann forskarna att formning av ultralånga nanotrådar av hydroxyapatit ger materialet en hög flexibilitet som är lämplig för att göra tapeter.

För att göra den icke brännbara tapeten till ett "smart material" som automatiskt kan larma vid en brand, forskarna införlivade en bläckbaserad värmekänslig sensor på tapeten.

Den värmekänsliga sensorn tillverkas på tapetens yta genom en enkel droppgjutningsprocess med ett bläck innehållande grafenoxid. Den lilla sensorn är placerad på baksidan av den brandsäkra tapeten så att den är utom synhåll och skyddad av den brandsäkra tapeten.

Sensorn består huvudsakligen av grafenoxid, som är elektriskt isolerande vid rumstemperatur. Dock, när den utsätts för värme, de syrehaltiga grupperna avlägsnas, vilket gör materialet mycket ledande. Sensorn är ansluten till ett larm, så när en brand uppstår och sensorn börjar leda elektricitet, det får larmet att gå.

Initialt, ett problem med grafenoxidsensorn var att den brann ut mycket snabbt, så att larmet bara varade i cirka tre sekunder. För att förbättra detta, forskarna modifierade grafenoxiden med polydopamin - ett material baserat på hormonet och signalsubstansen dopamin, finns i levande organismer. Den polydopaminmodifierade grafenoxiden har en mycket lägre värmekänslig temperatur än grafenoxiden i sig, vilket betyder att den inte bara reagerar på eld snabbare (på ungefär två sekunder), men har också en förlängd larmtid på mer än fem minuter.

I framtiden, forskarna planerar att skala produktionen av tapeter, samt undersöka andra tillämpningar av det nya brandresistenta materialet.

"Massproduktionen av ultralånga hydroxiapatit nanotrådar som råmaterial för den smarta brandlarm brandbeständiga tapeten är kritisk, "Sa Zhu." Hittills, vi har insett den uppskalade produktionen av ultralånga hydroxiapatit nanotrådar i en autoklav med en volym på 100 liter i vårt laboratorium. Vi strävar efter att utforska den billiga och miljövänliga storskaliga produktionstekniken för ultralånga hydroxiapatit nanotrådar. Dessutom, många företag är intresserade av den nya typen av det brandbeständiga papperet, och vi kommer att samarbeta med några företag för att realisera industriell produktion i framtiden.

"Vi har också undersökt olika tillämpningar av den nya typen av brandbeständigt papper baserat på ultralånga hydroxiapatit nanotrådar på många andra områden, som att bevara viktiga pappersdokument, energi, luftrening, vattenbehandling, miljöskydd, förfalskning, flexibel elektronik, och biomedicinsk användning. "

© 2018 Phys.org