Forskare från Texas A&M University utvecklar en ny typ av flamskyddande beläggning med förnybara, giftfria material som lätt finns i naturen, vilket skulle kunna ge ett ännu effektivare brandskydd för flera mycket använda material.

Dr Jaime Grunlan, Linda &Ralph Schmidt '68 professor vid J. Mike Walker '66 Department of Mechanical Engineering vid Texas A&M, ledde den nyligen publicerade forskningen som finns på omslaget till ett färskt nummer av tidskriften Avancerade materialgränssnitt .

Framgångsrik utveckling och implementering av beläggningen kan ge bättre brandskydd för material inklusive stoppade möbler, textilier och isolering.

"Dessa beläggningar erbjuder möjligheten att minska brännbarheten hos polyuretanskummet som används i en mängd olika möbler i de flesta människors hem, ", noterade Grunlan.

Projektet är ett resultat av ett pågående samarbete mellan Grunlan och en grupp forskare vid Kungliga Tekniska Högskolan i Stockholm, Sverige, ledd av Lars Wagberg. Gruppen, som specialiserat sig på att använda nanocellulosa, försett Grunlan med de ingredienser han behövde för att komplettera hans vattenbaserade beläggningsprocedur.

I naturen, både cellulosan — en komponent av trä och olika havsdjur — och lera — en komponent i jord- och bergformationer — fungerar som mekaniska förstärkningar för de strukturer där de finns.

"Det unika i denna aktuella studie ligger i användningen av två naturligt förekommande nanomaterial, nanoblodplättar av lera och nanofibriller av cellulosa, " sa Grunlan. "Såvitt vi vet, dessa ingredienser har aldrig använts för att göra en värmeskyddande eller flamskyddad beläggning som en tunn flerskiktsfilm avsatt från vatten."

Bland fördelarna med att använda denna metod är beläggningens förmåga att skapa en utmärkt syrebarriär mot plastfilmer – som vanligtvis används för livsmedelsförpackningar – och bättre brandskydd till en lägre kostnad än andra, mer giftiga ingredienser traditionellt använda flamskyddande behandlingar.

För att testa beläggningarna, Grunlan och hans kollegor applicerade det flexibla polyuretanskummet - som ofta används i möbelkuddar - och exponerade det för eld med en butanfackla för att bestämma skyddsnivån som föreningarna gav.

Medan obelagt polyuretanskum omedelbart smälter när det utsätts för låga, skummet som behandlats med forskarnas beläggning förhindrade branden från att skada längre än ytan, lämnar skummet under oskadat.

"Beläggningens nanotegelväggstruktur minskar temperaturen som upplevs av det underliggande skummet, som fördröjer förbränningen, ", sade Grunlan. "Denna beläggning tjänar också till att främja isolerande kolbildning och minskar utsläppet av ångor som matar en brand."

Med forskningen avslutad, Grunlan sa att nästa steg för det övergripande flamskyddsprojektet är att överföra metoderna till industrin för implementering och vidareutveckling.