Fácil de aplicar El revestimiento desarrollado por NIST reduce significativamente la inflamabilidad de la espuma utilizada en los muebles. La fina capa se deposita sobre la superficie de todos los rincones y grietas de la espuma porosa (arriba), con nanotubos de carbono de paredes múltiples que disipan el calor (MWCNT) distribuidos uniformemente por todas partes (parte inferior). (Color agregado para mayor claridad).
Usando un enfoque similar al ensamblaje de un club sándwich a nanoescala, Los investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) han logrado crear un uniforme, Recubrimiento de múltiples paredes a base de nanotubos de carbono que reduce en gran medida la inflamabilidad de la espuma que se usa comúnmente en muebles tapizados y otros muebles blandos.
La inflamabilidad de la espuma de poliuretano revestida con nanotubos se redujo en un 35 por ciento en comparación con la espuma sin tratar. Tan importante, el revestimiento evitó la fusión y acumulación de la espuma, lo que genera llamas adicionales que contribuyen de manera importante a la propagación de incendios.
A escala nacional, los incendios en los que los muebles tapizados son el primer elemento que se enciende representan aproximadamente 6, 700 incendios domésticos al año y provocan 480 muertes de civiles, o casi el 20 por ciento de las muertes por incendios domésticos entre 2006 y 2010, según la Asociación Nacional de Protección contra Incendios.
La innovadora técnica NIST aprieta nanotubos entre dos polímeros cotidianos y apila cuatro de estas tres capas una encima de la otra. El resultado es un recubrimiento similar al plástico que es más delgado que una centésima parte del diámetro del cabello humano y tiene nanotubos inhibidores de llama distribuidos uniformemente por todas partes.
La creación de los científicos de materiales del NIST, Yeon Seok Kim y Rick Davis, el método de fabricación se describe en la edición de enero de 2014 de Thin Solid Films. Kim y Davis escriben que la técnica se puede utilizar con una variedad de tipos de nanopartículas para mejorar la calidad de los recubrimientos superficiales para diversas aplicaciones.
La pareja experimentó con una variedad de métodos de recubrimiento capa por capa antes de llegar a su enfoque de tres pisos. Todos habían fallado en cumplir sus tres objetivos clave:cobertura completa de la superficie porosa de la espuma, distribución uniforme de los nanotubos, y la practicidad del método. En la mayoría de estos ensayos, los nanotubos, cilindros de átomos de carbono que se asemejan a rollos de alambre de gallinero, no se adhieren fuertemente a la superficie de la espuma.
Entonces, Kim y Davis optaron por curar los nanotubos ellos mismos, tomando prestada una técnica que se utiliza a menudo en el cultivo celular para hacer que las moléculas de ADN sean más pegajosas. El método unió moléculas que contienen nitrógeno, llamadas grupos amina, al exterior de los nanotubos.
Este paso resultó crítico:los nanotubos manipulados se distribuyeron uniformemente y se adhirieron tenazmente a las capas de polímero por encima y por debajo. Como resultado, el recubrimiento aprovecha al máximo la capacidad de disipación de calor rápida de los nanotubos.
Gramo por gramo, el recubrimiento resultante confiere una resistencia a la ignición y quemado mucho mayor que la que se logra con los retardadores de llama bromados que se usan comúnmente para tratar muebles blandos en la actualidad. Tan importante, dice Davis, se forma una "capa protectora de carbón" cuando la espuma recubierta de nanotubos se expone a un calor extremo, creando una barrera que evita la formación de charcos de fusión.
"Este tipo de tecnología tiene el potencial de reducir la amenaza de incendio asociada con la quema de muebles blandos en los hogares en aproximadamente un tercio, "Dice Davis.
