나노 물질은 화재를 제어하는 ​​새로운 방법을 제공합니다

나노 물질은 화재를 제어하는 ​​새로운 방법을 제공합니다

타임 스탬프 : 14 년 2023 월 1 일 오후 11:XNUMX
소스 노드 : 2823155
14년 2023월 XNUMX일(나노 워크 뉴스) 고온 불꽃은 다양한 재료를 만드는 데 사용됩니다. 그러나 일단 불이 시작되면 불꽃이 처리하려는 재료와 상호 작용하는 방식을 제어하기 어려울 수 있습니다. 연구원들은 이제 분자 두께의 보호층을 활용하여 불꽃의 열이 재료와 상호 작용하는 방식을 제어하여 불을 길들이고 사용자가 처리된 재료의 특성을 미세하게 조정할 수 있는 기술을 개발했습니다. 이 연구는 다음에서 출판되었습니다. Angewandte Chemie ("열적으로 변형된 표면 부가물을 통한 공간적으로 지정된 열분해"). "화재는 귀중한 엔지니어링 도구입니다. 결국 용광로는 단지 강렬한 화재일 뿐입니다."라고 해당 연구 논문의 교신 저자이자 노스캐롤라이나 주립 대학의 재료 과학 및 공학 교수인 Martin Thuo는 말합니다. “그러나 일단 불을 피우면 그것이 어떻게 행동할지 거의 통제할 수 없는 경우가 많습니다. “ITD(역열분해)라고 부르는 우리 기술은 대상 물질 위에 나노크기의 얇은 필름을 사용합니다. 얇은 막은 불의 열에 반응하여 변화하고 물질에 접근할 수 있는 산소의 양을 조절합니다. 즉, 재료가 가열되는 속도를 제어할 수 있으며, 이는 결과적으로 재료 내에서 일어나는 화학 반응에 영향을 줍니다. 기본적으로 우리는 불이 재료를 어떻게, 어디서 변경하는지 미세 조정할 수 있습니다.” ITD의 작동 방식은 다음과 같습니다. 셀룰로오스 섬유와 같은 대상 물질로 시작합니다. 그 섬유는 나노미터 두께의 분자층으로 코팅됩니다. 코팅된 섬유는 강렬한 불꽃에 노출됩니다. 분자의 외부 표면은 쉽게 연소되어 바로 근처의 온도가 상승합니다. 그러나 분자 코팅의 내부 표면은 화학적으로 변화하여 셀룰로오스 섬유 주위에 더욱 얇은 유리 층을 생성합니다. 이 유리는 섬유에 접근할 수 있는 산소의 양을 제한하여 셀룰로오스가 불꽃으로 폭발하는 것을 방지합니다. 대신, 섬유는 연기가 나고 내부에서 바깥쪽으로 천천히 연소됩니다. Thuo는 “ITD의 보호층이 없으면 셀룰로오스 섬유에 불꽃을 가하면 재가 생길 뿐”이라고 말했습니다. “ITD의 보호층을 사용하면 결국 탄소 튜브가 됩니다. “우리는 목표 물질에 도달하는 산소의 양을 조정하기 위해 보호층을 설계할 수 있습니다. 그리고 우리는 바람직한 특성을 생성하기 위해 타겟 물질을 설계할 수 있습니다.” 연구원들은 마이크로스케일 탄소 튜브를 생산하기 위해 셀룰로오스 섬유를 사용하여 개념 증명 시연을 수행했습니다. 연구원들은 그들이 시작한 셀룰로오스 섬유의 크기를 제어함으로써 탄소 튜브 벽의 두께를 제어할 수 있었습니다. 섬유에 다양한 염을 첨가함으로써(연소 속도를 추가로 제어함); 보호층을 통과하는 산소의 양을 변화시킴으로써 가능합니다. Thuo는 "우리는 이미 여러 가지 응용 프로그램을 염두에 두고 있으며 향후 연구에서 이를 다룰 예정입니다."라고 말했습니다. "우리는 또한 민간 부문과 협력하여 산업 응용과 환경 개선 모두에 유용할 오일-물 분리를 위한 공학적 탄소 튜브 개발과 같은 다양한 실제 용도를 탐구하는 데 열려 있습니다."

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