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

ACS Applied Nano Materials: Наноструктуры Au-BiFeO3 сделают планету чище
ACS Applied Nano Materials: Наноструктуры Au-BiFeO3 сделают планету чище

Потребность в устойчивых и экологичн...

ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик
ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик

Исследователи из Токийского столичного ун...

Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды
Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды

Новое исследование физики вибрирующих нанопузы...

Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной
Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной

Патогенный потенциал вдыхания инертных волокни...

Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения
Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения

Нейродегенеративными заболеваниями, такими как...

Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод
Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод

Исследовательская группа, состоящая из со...

LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах
LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах

Перовскитовые материалы по-прежнему вызывают б...

Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры
Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры

У всех представителей животного царства есть ж...

PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей
PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей

Исследование, проведенное докторантом Пабло С....

Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц
Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц

Самодвижущиеся наночастицы потенциально могут ...

Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона
Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона

Нанопластики взаимодействуют с особым бел...

Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл
Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл

Наноинженеры создали квазикристалл &mdash...

Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе
Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе

Исследователи показали, что принципы рабо...

Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь
Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь

Высокотемпературное пламя используется для&nbs...

Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками
Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками

Инженеры разработали наноразмерные татуировки&...

Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани
Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани

Самое удивительное, что они там, каж...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд
ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд
Heliyon: Ученые нашли виновника тяжелых отравлений благодаря новому методу ПЦР
Heliyon: Ученые нашли виновника тяжелых отравлений благодаря новому методу ПЦР
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Child Development: Отношения с матерью влияют на умение дружить и растить детей
Child Development: Отношения с матерью влияют на умение дружить и растить детей
EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь
EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь
New Media & Society: Геймеры находят оправдание смурфингу, хотя он их и бесит
New Media & Society: Геймеры находят оправдание смурфингу, хотя он их и бесит
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Scientific Reports: Реакция на происходящее влияет на понимание будущих событий
Scientific Reports: Реакция на происходящее влияет на понимание будущих событий

Новости компаний, релизы

Физики СПбГУ и Института проблем машиноведения РАН улучшили ударопрочные характеристики нержавеющей стали
КВЗ принимает заявки на целевое обучение в проект «Крылья Ростеха»
Ученые СПбГУ смоделировали сценарии появления таликов в вечной мерзлоте Антарктиды
Треть работодателей тратят на адаптацию одного нового сотрудника до 100 тысяч рублей
Палеонтолог СПбГУ описал новый вид динозавров-бегунов из Кемеровской области