I ricercatori hanno progettato una "carta da parati per allarme antincendio" realizzata con materiali ecologici, materiali non infiammabili, inclusi alcuni dei materiali trovati nelle ossa, i denti, e ormoni, che possono rilevare un incendio, impedire che il fuoco si propaghi, e dare un allarme quando si verifica un incendio. Quando esposto al calore, la carta da parati si trasforma da uno stato elettricamente isolante in uno elettricamente conduttivo, provocando l'attivazione automatica di un allarme che genera suoni forti e spie luminose.

I ricercatori, guidato dal professor Ying-Jie Zhu presso lo Shanghai Institute of Ceramics, Accademia cinese delle scienze, hanno pubblicato un articolo sullo sfondo degli allarmi antincendio in un recente numero di ACS Nano .

La maggior parte della carta da parati commerciale di oggi è realizzata con materiali altamente infiammabili, come fibre di cellulosa vegetale o polimeri sintetici. Di conseguenza, ogni volta che si verifica un incendio, la carta da parati spesso provoca la propagazione del fuoco.

"Rispetto alla carta da parati commerciale infiammabile, la carta da parati ignifuga è superiore grazie alla sua eccellente non infiammabilità, resistenza alle alte temperature, e funzione di allarme antincendio automatico, "Zhu ha detto Phys.org . "La carta da parati ignifuga ha un colore bianco, robustezza meccanica, ed elevata flessibilità, può essere trasformato in varie forme, tinto con diversi colori, e stampato con una stampante commerciale. Perciò, la carta da parati antincendio antincendio ha applicazioni promettenti nella decorazione d'interni ad alta sicurezza per salvare vite umane e ridurre la perdita di proprietà in caso di incendio".

La nuova carta da parati è a base di idrossiapatite, che è il principale componente inorganico dell'osso e dei denti. Sebbene l'idrossiapatite sia tipicamente fragile e inflessibile, in lavori precedenti i ricercatori hanno scoperto che la formazione di nanofili ultralunghi in idrossiapatite conferisce al materiale un'elevata flessibilità adatta alla realizzazione di carta da parati.

Al fine di rendere la carta da parati non infiammabile un "materiale intelligente" in grado di emettere automaticamente un allarme in risposta a un incendio, i ricercatori hanno incorporato un sensore termosensibile a base di inchiostro sulla carta da parati.

Il sensore termosensibile è fabbricato sulla superficie della carta da parati mediante un semplice processo di colata a goccia utilizzando un inchiostro contenente ossido di grafene. Il minuscolo sensore è posizionato sul retro della carta da parati ignifuga in modo che non sia visibile e protetto dalla carta da parati ignifuga.

Il sensore è composto principalmente da ossido di grafene, che è elettricamente isolante a temperatura ambiente. Però, se esposto al calore, i gruppi contenenti ossigeno vengono rimossi, rendendo il materiale altamente conduttivo. Il sensore è collegato ad un allarme, quindi quando si verifica un incendio e il sensore inizia a condurre elettricità, fa scattare l'allarme.

Inizialmente, un problema con il sensore di ossido di grafene era che si bruciava molto rapidamente, in modo che l'allarme durasse solo per circa tre secondi. Per migliorare questo, i ricercatori hanno modificato l'ossido di grafene con la polidopamina, un materiale basato sull'ormone e sul neurotrasmettitore dopamina, presente negli organismi viventi. L'ossido di grafene modificato con polidopamina ha una temperatura di risposta termica molto più bassa rispetto all'ossido di grafene da solo, il che significa che non solo risponde al fuoco più rapidamente (in circa due secondi), ma ha anche un tempo di sveglia prolungato di oltre cinque minuti.

Nel futuro, i ricercatori hanno in programma di aumentare la produzione della carta da parati, oltre a studiare altre applicazioni del nuovo materiale ignifugo.

"La produzione in serie di nanofili di idrossiapatite ultralunghi come materia prima per la carta da parati antincendio intelligente per l'allarme antincendio è fondamentale, " Zhu ha detto. "Ad oggi, abbiamo realizzato la produzione in scala di nanofili di idrossiapatite ultralunghi in un'autoclave con un volume di 100 litri nel nostro laboratorio. Stiamo cercando di esplorare la tecnologia di produzione su larga scala a basso costo e rispettosa dell'ambiente per nanofili di idrossiapatite ultralunghi. Inoltre, molte aziende sono interessate al nuovo tipo di carta ignifuga, e collaboreremo con alcune aziende per realizzare in futuro produzioni su scala industriale.

"Abbiamo anche esplorato varie applicazioni del nuovo tipo di carta ignifuga basata su nanofili di idrossiapatite ultralunghi in molti altri campi, come conservare importanti documenti cartacei, energia, purificazione dell'aria, trattamento delle acque, protezione dell'ambiente, anticontraffazione, elettronica flessibile, e usi biomedici."

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