صفحه اصلی > نمایشگاه > محتوای

مواد ساختاری نسوز با پوشش حرارتی ناهمسانگرد پوشش نیترید بور شش ضلعی

Apr 01, 2020

از زمان های قدیم تا امروز از چوب برای ساختن پل ها ، خانه ها ، برجها ، مبلمان و سایر سازه ها استفاده شده است. در مقایسه با فرآیند تولید فولاد ، بتن و سایر مصالح ساختمانی ، فرآوری چوب نه تنها مصرف انرژی را کاهش می دهد ، بلکه به دلیل ویژگی های سبز و محیطی که دارد ، نقش بسزایی در ردپای کربن دارد. با وجود این ویژگی ها ، چوب به دلیل خطر بالای آتش سوزی هنوز در صنعت ساخت و ساز مدرن با چالش هایی روبرو است. با بهبود سیستم آتش نشانی در جامعه مدرن ، توانایی آتش نشانی سریع و مؤثر بهبود یافته است. افزایش درجه حرارت آتش سوزی و زمان تاخیر در ساخت و سازها ، مسیری امیدوارکننده برای بهبود بیشتر آتش ایمنی ساختمانهای مدرن است. اگرچه بیشتر مطالعات قبلی بر کاهش میزان رهاسازی گرما (HRR) چوب در حین احتراق متمرکز بوده اند ، روشهای مؤثر چندانی برای تأخیر در احتراق چوب وجود دارد.

بازدارنده های شعله در فرآیند احتراق در هنگام احتراق ، تجزیه در اثر حرارت یا شعله پخش شده توسط واکنش های شیمیایی یا به عنوان موانع فیزیکی دخالت می کنند. افزودن مقاومت در برابر شعله به چوب می تواند مقاومت در برابر آتش ماده را افزایش دهد بدون آنكه مزایای ذاتی مواد چوب را قربانی كند. اگرچه مهارکننده های شعله آلی هالوژن و فسفر می توانند به طور موثر HRR را کاهش داده و مقاومت در برابر حریق چوب را بهبود بخشند ، اما خطرات زیست محیطی ناشی از محصولات هالوژن سمی هنوز وجود دارد. در مقابل ، تاخیر شعله معدنی سبزتر و مناسب تر برای کاربرد پایدار است. بسیاری از نگهدارنده های شعله معدنی دارای عملکرد عالی برای انسداد هوا هستند ، از جمله خاک رس ، کاغذ نانو رس ، سیلیس ، دی اکسید تیتانیوم ، کربنات کلسیم و هیدروکسید آلومینیوم منیزیم. آنها HRR چوب را با عایق کردن سطح آن و تأخیر در تجزیه حرارتی آن کاهش می دهند. با این حال ، بازدارنده های شعله معدنی سنتی معمولاً به دلیل شار گرمای ایزوتروپیک نزدیک آتش ، در بهبود عملکرد احتراق تأثیر محدود دارند. در حالت ایده آل ، مقاوم در برابر شعله معدنی مورد استفاده برای چوب نسوز باید از هدایت حرارتی بالاتری در صفحه پوشش و هدایت حرارتی پایین تر در جهت عمود بر هواپیما برخوردار باشد ، تا بتواند دمای اوج چوب را کاهش داده و عملکرد احتراق را بهبود بخشد.

معرفی نتایج

پروفسور هو liangbing با ترکیب چگالی با پوشش بور شش ضلعی نیترید بور (h-BN) با ضخامت 30 میکرومتر ، روشی ساده و کشیده را برای شکل دادن به چوب پیشنهاد داد تا به این ترتیب چوب به اصطلاح BN متراکم شده تشکیل شود ، بنابراین بهبود می یابد مقاومت در برابر آتش چوب. چگالی ثابت شده است که یک روش مؤثر برای تقویت مقاومت در برابر آتش در برابر چوب است ، زیرا می تواند در هنگام قرار گرفتن در معرض شعله لایه ای از زغال سنگ را تشکیل دهد ، بنابراین نقش موثری در عایق کاری و عایق اکسیژن دارد. علاوه بر این ، بر خلاف سایر نانومواد ضد آفتاب معدنی ، ورق 2D h-BN به عنوان یک ساختار لایه دار با خصوصیات حرارتی ناهمسانگرد شناخته می شود ، که نشان دهنده پایداری بعدی خوب ، مقاومت در برابر خوردگی ایده آل و مقاومت در برابر اکسیداسیون است. در حفاظت از آتش نه تنها برای کاهش HRR بلکه در افزایش عملکرد اشتعال جذاب است. همانطور که در ادبیات گزارش شده است ، هدایت حرارتی h-BN در هواپیما 390 و 2 w / M / K در هواپیما از طریق آن است. با توجه به هدایت حرارتی ناهمسانگرد H-BN ، چوب متراکم شده BN می تواند گرمای ورودی را در امتداد سطح چوب منتقل کند و هدایت گرمای عمودی را تحمل کند. در عین حال ، پوشش نانو لایه ای H-BN می تواند به عنوان یک مانع فیزیکی برای اکسیژن و فرارها مورد استفاده قرار گیرد ، بنابراین واکنش اگزوترمیک را کند می کند. در نتیجه سرعت سوزاندن چوب متراکم BN بسیار کاهش یافته است. علاوه بر این ، روش پوشش ساده و گسترده است ، که می تواند برای چوب متراکم BN با طول بیشتر از 25 سانتی متر و عرض بیشتر از 15 سانتی متر ، ساختار ساندویچ ایجاد کند. در مقایسه با سایر مواد چوب مقاوم در برابر آتش که در ادبیات گزارش شده است ، چوب متراکم BN یکی از طولانی ترین زمان تاخیر در احتراق و بالاترین مقاومت کششی را نشان می دهد. چوب متراکم BN مقاوم در برابر شعله ، الزامات تولید در مقیاس بزرگ ، خواص مکانیکی بالا و ایمنی مناسب در برابر آتش را برآورده می کند.

شکل 1. نمودار شماتیک ، اصل کار چوب متراکم BN را نشان می دهد و مقاومت در برابر آتش و خواص مکانیکی بالاتری نشان می دهد

微信图片_20200401143813

الف) نمودار شماتیک هدایت گرما و عایق چوب متراکم BN

ب) چوب متراکم BN مقیاس پذیر تولید شده در آزمایشگاه

ج) مقاومت کششی و زمان تأخیر احتراق چوب متراکم BN با نتایج حاصل از چوب نسوز گزارش شده در جاهای دیگر مقایسه شد

شکل 2. مورفولوژی و ریزساختار چوب های متراکم و چگال BN

微信图片_20200401143952

الف) عکس چوب متراکم و چوب متراکم BN

b) تصاویر SEM از چوب متراکم ساختار کاملاً فشرده شده و دیواره های سلولی کاملاً متلاشی را نشان می دهد

ج) چوب متراکم BN به راستای جهت رشد بریده می شود تا نشان دهد h-BN فقط سطح چوب متراکم را می پوشاند ، در حالی که ساختار چوب متراکم داخلی را حفظ می کند

d) تصویر SEM ساختار چگالی چوب چگال BN را نشان می دهد

ه) تصویر SEM از مقطع چگالی چوب BN نشان می دهد که ضخامت لایه h-BN 30 میکرومتر است

f) بخشهای SEM ساختار لایه ای پوشش h-BN را نشان می دهند

g) نمای بالای SEM از چوب متراکم BN ، توزیع H-BN را روی سطح چوب متراکم نشان می دهد

h image تصویر TEM و الگوی SAED از h-BN روی سطح BN

شکل 3. تست قابل اشتعال از چوب متراکم و چگال BN 微信图片_20200401144120

الف) رفتار سوزاندن چوب متراکم در شعله پروپان به مدت 30 ثانیه

b) نمودار تغییر شکل چوب متراکم پس از احتراق را نشان می دهد

ج د) تصویر SEM از چوب متراکم پس از احتراق

ه) رفتار سوزش چوب متراکم BN در شعله پروپان به مدت 30 ثانیه

f) نمودار تغییرات مورفولوژیکی چوب متراکم BN را پس از احتراق نشان می دهد

گرم ح) تصاویر SEM از چوب متراکم BN پس از احتراق