Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь

Высокотемпературное пламя используется для создания самых разнообразных материалов, однако после того, как огонь хорошенько разгорится, бывает трудно контролировать взаимодействие пламени с обрабатываемым материалом.

Исследователи разработали метод, при котором защитный слой толщиной в молекулу позволяет контролировать взаимодействие тепла пламени с материалом, укрощая огонь и позволяя тонко настраивать характеристики обрабатываемого материала.

Огонь является ценным инженерным инструментом — в конце концов, доменная печь — это всего лишь интенсивный огонь, — говорит Мартин Туо (Martin Thuo), автор-корреспондент статьи о работе и профессор материаловедения и инженерии в Университете штата Северная Каролина.

Однако, как только вы разжигаете огонь, вы часто не можете контролировать его поведение.

В нашей методике, которую мы назвали обратной термической деструкцией или ITD, используется наноразмерная тонкая пленка, нанесенная на исследуемый материал. Тонкая пленка изменяется в зависимости от температуры пожара и регулирует количество кислорода, которое может попасть в материал. Это означает, что мы можем контролировать скорость нагрева материала, что, в свою очередь, влияет на химические реакции, происходящие в нем. По сути, мы можем точно настроить, как и где огонь изменяет материал.

Вот как работает ITD. Вначале вы получаете целевой материал, например целлюлозное волокно. Затем на это волокно наносится слой молекул толщиной в нанометр. Затем волокно с покрытием подвергается воздействию интенсивного пламени. Внешняя поверхность молекул легко сгорает, повышая температуру в непосредственной близости от волокна. Однако внутренняя поверхность молекулярного покрытия химически изменяется, образуя вокруг целлюлозных волокон еще более тонкий слой стекла. Это стекло ограничивает доступ кислорода к волокнам, не позволяя целлюлозе вспыхнуть. Вместо этого волокна тлеют — горят медленно, изнутри.

Без защитного слоя ITD воздействие пламени на целлюлозные волокна привело бы к образованию пепла, — говорит Туо.

С защитным слоем в итоге получаются углеродные трубки.

Мы можем создать защитный слой, чтобы регулировать количество кислорода, поступающего к целевому материалу. А целевой материал можно модифицировать для получения желаемых характеристик.

Исследователи провели демонстрационные испытания с использованием целлюлозных волокон для получения микромасштабных углеродных трубок.

Исследователи могли регулировать толщину стенок углеродных трубок, изменяя размер целлюлозных волокон, которые они использовали вначале; вводя в волокна различные соли (что дополнительно регулирует скорость горения); изменяя количество кислорода, проходящего через защитный слой.

У нас уже есть несколько вариантов применения, которые мы рассмотрим в дальнейших исследованиях, — говорит Туо.

Мы также готовы сотрудничать с частным сектором для поиска различных практических применений, например, разработки углеродных трубок для разделения нефти и воды, что было бы полезно как для промышленного применения, так и для восстановления окружающей среды.

Результаты опубликованы в издании Angewandte Chemie.

14.08.2023


Подписаться в Telegram



Нано

Science: Открыт новый метод выращивания полезных квантовых точек
Science: Открыт новый метод выращивания полезных квантовых точек

Квантовые точки, или полупроводниковые на...

Nature Nanotechnology: Идет создание упрощенной формы жизни
Nature Nanotechnology: Идет создание упрощенной формы жизни

Учёные много лет пытаются понять, как&nbs

LS&A: Разработан метод синтеза наночастиц высокоэнтропийных сплавов
LS&A: Разработан метод синтеза наночастиц высокоэнтропийных сплавов

Быстрое создание наночастиц высокоэнтропийных ...

Nano Letters: Тройные стыки — залог сохранения стабильности наноматериалов
Nano Letters: Тройные стыки — залог сохранения стабильности наноматериалов

Как создать материалы, которые будут прочнее и...

Nature Nanotechnology: Нанодиски для стимуляции мозга заменят инвазивные электроды
Nature Nanotechnology: Нанодиски для стимуляции мозга заменят инвазивные электроды

Новые магнитные нанодиски разработали учёные и...

LS&A: Разработан хиральный нанокомпозит для зондирования сероводорода
LS&A: Разработан хиральный нанокомпозит для зондирования сероводорода

С развитием нанотехнологий создано много искус...

ACS Nano: Открыты светопоглощающие свойства ахиральных материалов
ACS Nano: Открыты светопоглощающие свойства ахиральных материалов

Исследователи из Университета Оттавы сдел...

ACS Nano: Искусственный паучий шелк превратят в медицинские материалы
ACS Nano: Искусственный паучий шелк превратят в медицинские материалы

Скоро Хэллоуин, пора украшать дома страшными в...

AFM: Антибактериальные поверхности из графена уничтожат 99,9% патогенов
AFM: Антибактериальные поверхности из графена уничтожат 99,9% патогенов

Графен, обладающий сильными бактерицидными сво...

Physical Review Letters: Ученые подобрались ближе к искоренению наношума
Physical Review Letters: Ученые подобрались ближе к искоренению наношума

Благодаря наноразмерным устройствам исследоват...

ACS Nano: Новое открытие улучшит дизайн микроэлектронных устройств
ACS Nano: Новое открытие улучшит дизайн микроэлектронных устройств

Как работает электроника нового поколения и&nb...

В УГНТУ разработали установку по переработке печной сажи в графен
В УГНТУ разработали установку по переработке печной сажи в графен

Установку, которая перерабатывает печную сажу&...

Science: Стало возможным массовое производство металлических нанопроводов
Science: Стало возможным массовое производство металлических нанопроводов

Новый метод выращивания крошечных металлически...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Российские ученые предложили использовать вирус растений для лечения саркомы
Российские ученые предложили использовать вирус растений для лечения саркомы
Menopause: Ученые заподозрили роль эстрогена в развитии астмы
Menopause: Ученые заподозрили роль эстрогена в развитии астмы
AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику
AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику
FCoSc: Гигантские крысы поборются с незаконной торговлей дикими животными
FCoSc: Гигантские крысы поборются с незаконной торговлей дикими животными
В России разработали искусственные кости и новые методы лечения позвоночника
В России разработали искусственные кости и новые методы лечения позвоночника
TE&E: Животные потребляют алкоголь чаще, чем мы думаем
TE&E: Животные потребляют алкоголь чаще, чем мы думаем
Волнообразные упражнения со штангой: польза или вред
Волнообразные упражнения со штангой: польза или вред
JA&FC: Сорго обогащает рацион питания биоактивными соединениями
JA&FC: Сорго обогащает рацион питания биоактивными соединениями
Nature Communications: Жизнь все-таки можно повернуть назад
Nature Communications: Жизнь все-таки можно повернуть назад
МАИ: Дроны-дефектоскописты уступают человеку в точности, зато берут скоростью
МАИ: Дроны-дефектоскописты уступают человеку в точности, зато берут скоростью
EBioMedicine: Создан инструмент для выявления сепсиса у новорожденных
EBioMedicine: Создан инструмент для выявления сепсиса у новорожденных
Численное моделирование повысит эффективность 3D-печати из стали 316LSi
Численное моделирование повысит эффективность 3D-печати из стали 316LSi
Создан особо пластичный алюминиевый сплав для высокотехнологичных отраслей
Создан особо пластичный алюминиевый сплав для высокотехнологичных отраслей
Влияние цвета в архитектуре на самоконтроль человека: мнение эксперта МХПИ
Влияние цвета в архитектуре на самоконтроль человека: мнение эксперта МХПИ
Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ
Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ

Новости компаний, релизы

Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
Регистрация сми на IV конгресс молодых ученых продлевается до 6 ноября
Фестиваль научных театров «Наука всем!» прошёл в Санкт-Петербурге
На старт! Внимание! MITEX!
Пироговская олимпиада для школьников по химии и биологии