Revoluce v ochraně proti ohni: čeští vědci vyvinuli nehořlavý grafenový aerogel
01. 12. 2022
Uhlíkový materiál odolávající plamenům s teplotou až 1500 °C se podařilo vytvořit multioborovému týmu fyziků a chemiků z Fyzikálního ústavu AV ČR. Na odstínění takto vysoké teploty přitom stačí pouhý milimetr materiálu. Nový porézní grafenový aerogel dočasně odolá různým typům vysokoteplotních plamenů, včetně velmi reaktivního vodíkového.
Vědcům se vytvořením speciální 3D porézní struktury povedlo zvýšit teplotní odolnost grafenu o neuvěřitelných 1000 °C. Atomárně tenké vrstvy uhlíku, tedy grafen, vykazují běžně teplotní stabilitu v plamenu do 550 °C, což je pro srovnání přibližně teplota zapálení většiny dnes užívaných plastů, která se pohybuje mezi 400 až 500 °C.
„V běžném životě se setkáváme s ochrannými nátěry a chemickými úpravami, které zpomalují hoření, avšak poskytují pouze dočasnou prevenci, protože nemění přirozené vlastnosti ochraňovaného materiálu. Vyvinutý materiál má nízkou tepelnou vodivost, a navíc je velmi lehký a pružný. Materiálů, které vydrží obdobně vysokou teplotu při požáru, existuje velmi málo,“ vysvětluje přednosti nového aerogelu Jiří Červenka, vedoucí vědeckého týmu Fyzikálního ústavu AV ČR.
Pevný jako ocel, pružný jako tkanina
Předností nového materiálu je jeho velmi nízká hustota – ta je pouze šestkrát vyšší než hustota vzduchu. Vyniká ale zároveň i pevností, srovnatelnou s ocelí, a také pružností. Díky své unikátní porézní buněčné struktuře, která se skládá z navzájem propojených grafenových rovin, může být aerogel stlačen na více než 90 % původní velikosti.
„Materiál by mělo být možné použít i jako vrchní vrstvu nehořlavého obleku, který by odolal vysoké teplotě a zároveň by výborně tepelně izoloval. Podobného principu, který byl použit u grafenového aerogelu, bude nejspíš možné využít i u jiných materiálů,“ vysvětluje spoluautor výzkumu Martin Šilhavík.
Vlastní odolnost materiálu proti ohni je založena na jeho samozhášecím mechanismu, který způsobuje zaplnění pórů aerogelu oxidem uhličitým. Právě jeho přítomnost v materiálu zabraňuje vznícení jednotlivých grafenových rovin. Tento princip je velmi podobný systému, na kterém fungují CO2 hasicí přístroje.
Hořlavost jednotlivých materiálů
materiál |
teplota vznícení |
dřevo |
max. 400 °C |
bavlna (jako oblečení) |
450 °C |
plast |
max. 500 °C |
sklo |
800 °C (teplota tavení) |
cihla |
1200 °C |
ocel |
1300 °C |
Zdroj: https://www.hzscr.cz/soubor/kniha-zpp-ptch-pdf.aspx
|
Kontakt:
Ing. Martin Šilhavík
Fyzikální ústav AV ČR
silhavik@fzu.cz
Publikace:
Martin Šilhavík, Prabhat Kumar, Zahid Ali Zafar, Robert Král, Petra Zemenová, Alexandra Falvey, Petr Jiříček, Jana Houdková, and Jiří Červenka, High-Temperature Fire Resistance and Self-Extinguishing Behavior of Cellular Graphene, ACS Nano 2022, https://doi.org/10.1021/acsnano.2c09076
Přečtěte si také
- Národní centrum MATCA při Fyzikálním ústavu získalo podporu TA ČR
- Svatý Mikuláš se uměl teleportovat i rozčílit – méně známé mýty
- Vliv zvýšení rodičovského příspěvku na participaci žen na trhu práce
- První panchromatická studie slapového roztrhání hvězdy s výtryskem
- Vánoční obloha bude patřit Marsu
- I věda umí být fotogenická. Výstava představí nejlepší badatelské snímky
- Výsledky unikátního projektu UniSAFE k obtěžování a násilí na univerzitách
- Nerovnosti mezi muži a ženami v odměňování za stejnou práci
- Větší výnosy, méně hnojiv: čeští vědci vyvinuli novou látku pro zemědělce
- Proč lidé v Evropě volí populisty? Odpoví výzkum vedený českou antropoložkou
Kontakty pro média
Markéta Růžičková
vedoucí Tiskového oddělení
+420 777 970 812
Eliška Zvolánková
+420 739 535 007
Martina Spěváčková
+420 733 697 112