![Wetenschappers van meerdere instellingen pakken de uitdagingen en beperkingen van de huidige brandweeruitrusting aan door draagbare, ademende sensoren en elektroden te introduceren om brandweerlieden beter van dienst te zijn. Credits: Nano Research, Tsinghua University Press Flexibele, draagbare elektronica die in uitrusting is geweven, kan het aantal verwondingen en sterfte bij brandweerlieden verminderen](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2023/flexible-wearable-elec.jpg)
Wetenschappers van meerdere instellingen pakken de uitdagingen en beperkingen van de huidige brandweeruitrusting aan door draagbare, ademende sensoren en elektroden te introduceren om brandweerlieden beter van dienst te zijn. Credits: Nano Research, Tsinghua University Press
Brandbestrijding kan er in de toekomst heel anders uitzien dankzij intelligente brandweerpakken en maskers die zijn ontwikkeld door meerdere onderzoeksinstellingen in China.
Onderzoekers publiceerden resultaten waaruit blijkt dat ademende elektroden die in stof zijn geweven die in brandweerpakken worden gebruikt, stabiel zijn gebleken bij temperaturen boven 520ºC. Bij deze temperaturen blijkt de stof in wezen onbrandbaar te zijn met een hoge thermische beschermingstijd.
De studie werd op 12 januari 2023 gepubliceerd in Nano-onderzoek.
De resultaten tonen de doeltreffendheid en bruikbaarheid aan van Janus grafeen/poly(p-fenyleen benzobisoxazool)—of PBO—geweven stof bij het “slimmer” maken van brandbestrijding met als hoofddoel het vervaardigen van producten op industriële schaal die vlamvertragend maar ook intelligent zijn. genoeg om de brandweerman te waarschuwen voor verhoogde risico’s tijdens het doorkruisen van de vlammen.
“Conventionele brandweerkleding en brandmaskers kunnen de veiligheid van brandweerlieden tot op zekere hoogte waarborgen”, zegt Wei Fan, professor en onderzoeker aan de School of Textile Science and Engineering aan de Xi’an Polytechnic University. “De brandscène verandert echter vaak snel, waardoor brandweerlieden soms vast komen te zitten in het vuur omdat ze de risico’s niet op tijd hebben ingeschat. In deze situaties moeten ook brandweerlieden worden gered.”
De sleutel hier is het gebruik van Janus grafeen/PBO, geweven stoffen. PBO-vezels bieden een betere sterkte en brandbeveiliging dan andere vergelijkbare vezels, zoals Kevlar. De PBO-vezels worden eerst geweven tot een stof die vervolgens wordt bestraald met behulp van een CO2 infrarood laser. Vanaf hier wordt de stof de Janus-grafeen / PBO-hybride die de focus van het onderzoek is.
Het masker maakt ook gebruik van een boven- en onderlaag van Janus-grafeen/PBO met daartussen een piëzo-elektrische laag die fungeert als een manier om mechanische druk om te zetten in elektriciteit, en vice versa.
“Het masker heeft een goed filtratie-effect van rookdeeltjes en de filtratie-efficiëntie van PM2.5 en PM3.0 bereikt respectievelijk 95% en 100%. Ondertussen heeft het masker een goed draagcomfort omdat de ademweerstand (46,8 Pa) lager is dan 49 Pa van commerciële maskers. Bovendien is het masker gevoelig voor de snelheid en intensiteit van de menselijke ademhaling, waardoor de gezondheid van de brandweerlieden dynamisch kan worden gevolgd”, aldus Fan.
De vlamvertragende elektronica in deze brandweerpakken is flexibel, hittebestendig, snel te maken en goedkoop, waardoor schaalvergroting voor industriële productie een tastbare prestatie is. Dit maakt het waarschijnlijker dat toekomstige brandweerpakken en -maskers deze technologie effectief kunnen gebruiken. Snelle, effectieve reacties kunnen ook de economische verliezen als gevolg van branden verminderen.
“De op grafeen / PBO geweven stoffen gebaseerde sensoren vertonen een goede herhaalbaarheid en stabiliteit bij het monitoren van menselijke bewegingen en NO2 gasdetectie, het belangrijkste giftige gas bij branden, dat kan worden toegepast op brandweerpakken om brandweerlieden te helpen gevaar effectief te vermijden, “zei Fan. In staat zijn om sterke stijgingen van NO te detecteren2 gas kan brandweerlieden helpen indien nodig in een oogwenk van koers te veranderen en kan een levensreddende aanvulling zijn op brandweeruitrusting.
Er kunnen grote verbeteringen worden aangebracht op het gebied van brandbestrijding om de brandweerlieden beter te beschermen door gebruik te maken van geweven en niet-geweven stoffen van grafeen/PBO. Grootschalig gebruik van deze technologie kan de onderzoekers helpen hun uiteindelijke doel te bereiken: het verminderen van de mortaliteit en verwondingen van degenen die hun leven riskeren bij het bestrijden van branden.
Meer informatie:
Yu Luo et al, Laser-geïnduceerde Janus-grafeen / poly (p-fenyleenbenzobisoxazool) stoffen met intrinsieke vlamvertraging als flexibele sensoren en ademende elektroden voor brandbestrijdingsveld, Nano-onderzoek (2023). DOI: 10.1007/s12274-023-5382-y
Tijdschrift informatie:
Nano-onderzoek
Aangeboden door Tsinghua University Press