Un facile da applicare, Il rivestimento sviluppato dal NIST riduce significativamente l'infiammabilità della schiuma utilizzata nei mobili. Il sottile rivestimento si deposita sulla superficie di tutti gli angoli e le fessure della schiuma porosa (in alto), con nanotubi di carbonio a parete multipla (MWCNT) che dissipano il calore uniformemente distribuiti (in basso). (Colore aggiunto per chiarezza.)
Utilizzando un approccio simile all'assemblaggio di un club sandwich su scala nanometrica, I ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) sono riusciti a creare un'uniforme, rivestimento multiparete a base di nanotubi di carbonio che riduce notevolmente l'infiammabilità della schiuma comunemente utilizzata nei mobili imbottiti e in altri tessuti d'arredo.
L'infiammabilità della schiuma di poliuretano rivestita di nanotubi è stata ridotta del 35% rispetto alla schiuma non trattata. Per quanto importante, il rivestimento ha impedito la fusione e il raggruppamento della schiuma, che genera fiamme aggiuntive che contribuiscono in modo determinante alla propagazione degli incendi.
a livello nazionale, gli incendi in cui i mobili imbottiti sono il primo elemento acceso sono circa 6, 700 incendi domestici all'anno e provocano 480 morti civili, o quasi il 20 percento dei decessi per incendio domestico tra il 2006 e il 2010, secondo la National Fire Protection Association.
L'innovativa tecnica NIST stringe i nanotubi tra due polimeri di uso quotidiano e impila quattro di questi tre strati uno sopra l'altro. Il risultato è un rivestimento simile alla plastica che è più sottile di un centesimo del diametro dei capelli umani e ha nanotubi antifiamma distribuiti uniformemente.
Nato da un'idea degli scienziati dei materiali del NIST Yeon Seok Kim e Rick Davis, il metodo di fabbricazione è descritto nel numero di gennaio 2014 di Thin Solid Films. Kim e Davis scrivono che la tecnica può essere utilizzata con una varietà di tipi di nanoparticelle per migliorare la qualità dei rivestimenti superficiali per diverse applicazioni.
La coppia ha sperimentato una varietà di metodi di rivestimento strato per strato prima di arrivare al loro approccio a tre piani. Tutti non erano riusciti a raggiungere i loro tre obiettivi chiave:l'intera copertura della superficie porosa della schiuma, distribuzione uniforme dei nanotubi, e la praticità del metodo. Nella maggior parte di queste prove, i nanotubi, cilindri di atomi di carbonio simili a rotoli di filo di pollo, non aderivano fortemente alla superficie della schiuma.
Così, Kim e Davis hanno deciso di medicare i nanotubi da soli, prendendo in prestito una tecnica spesso utilizzata nella coltura cellulare per rendere più appiccicose le molecole di DNA. Il metodo ha attaccato molecole contenenti azoto, chiamate gruppi amminici, agli esterni dei nanotubi.
Questo passaggio si è rivelato fondamentale:i nanotubi ritoccati erano distribuiti uniformemente e aderivano tenacemente agli strati polimerici sopra e sotto. Di conseguenza, il rivestimento sfrutta appieno la rapida capacità di dissipazione del calore dei nanotubi.
grammo per grammo, il rivestimento risultante conferisce una resistenza all'accensione e alla combustione molto maggiore rispetto a quella ottenuta con i ritardanti di fiamma bromurati comunemente usati per trattare i tessuti d'arredo oggi. Per quanto importante, dice Davis, uno "strato protettivo di carbone" si forma quando la schiuma rivestita di nanotubi è esposta a calore estremo, creando una barriera che impedisce la formazione di pool di fusione.
"Questo tipo di tecnologia ha il potenziale per ridurre di circa un terzo la minaccia di incendio associata alla combustione di mobili imbottiti nelle case, "dice Davis.
