Yangını Kontrol Etmenin Yeni Yolu

İçerik Yazarı: Dalya Simay Erbay

Editör: Dalya Simay Erbay

Tasarım: Sudenaz Şencan

Yüksek sıcaklıktaki alevler çok çeşitli malzemelerin üretiminde kullanılır; ancak yangın başladıktan sonra alevin işlenen maddeyle nasıl etkileşime gireceğini yönetmek zor olabilir. Araştırmacılar artık alevden gelen ısının malzemeyle nasıl etkileşime girdiğini yönetmek, yangını kontrol altına almak ve kullanıcıların işlenen malzemenin özelliklerine ince ayar yapmasına olanak sağlamak için molekül inceliğinde koruyucu bir katman kullanan bir teknoloji yarattılar.

Araştırmanın ilgili yazarı ve North Carolina Eyalet Üniversitesi'nde malzeme bilimi ve mühendisliği profesörü olan Martin Thuo, "Ateş değerli bir mühendislik aracıdır; sonuçta yüksek fırın sadece yoğun bir yangındır" diyor. "Ancak, bir yangın başlatıldığında, onun nasıl davranacağı üzerinde çoğunlukla çok az kontrole sahip olursunuz."

"Tekniğimizde, ters termal bozulma (ITD) adını verdiğimiz, hedeflenen bir malzeme üzerinde nano ölçekli ince bir film kullanıyoruz. İnce kaplama, yangının ısısına tepki olarak değişiklik göstererek maddeye ne kadar oksijen girebileceğini düzenler. Bu, malzemenin ısınma hızını kontrol ederek malzemenin içinde meydana gelen kimyasal süreçleri değiştirebileceğimiz anlamına gelir. Temelde yangının malzemeyi nasıl ve nerede etkileyeceğini kontrol edebiliyoruz."

ITD bu şekilde çalışır. Selüloz elyafı gibi istediğiniz malzemeyle başlarsınız. Daha sonra elyafa nanometre kalınlığında bir molekül kaplaması uygulanır. Kaplanmış elyaflar daha sonra yüksek sıcaklıkta bir aleve maruz bırakılır. Moleküllerin dış yüzeyi hızla yanarak yakındaki sıcaklığı yükseltir. Ancak moleküler kaplamanın iç yüzeyi kimyasal olarak değişerek selüloz liflerinin çevresinde daha da ince bir cam tabakası oluşmasına neden olur. Bu cam, liflere ulaşabilecek oksijen miktarını kısıtlayarak selülozun tutuşmasını engeller. Bunun yerine lifler içten dışa doğru yavaşça yanarak için için yanar.

Ekip, kavram kanıtı gösterileri olarak selüloz elyafları kullanarak mikro ölçekli karbon tüpler yarattı. Araştırmacılar, başlangıçta selüloz liflerinin boyutunu değiştirerek, liflere çeşitli tuzlar ekleyerek (yanma hızını daha da fazla kontrol eden) ve geçen oksijen miktarını değiştirerek karbon tüp duvarlarının kalınlığını kontrol edebildiler.  

Thuo, "Gelecek çalışmalarda ele alacağımız birçok uygulamamız var" diye ekliyor. "Ayrıca, hem endüstriyel uygulamalar hem de çevresel iyileştirme açısından yararlı olabilecek, yağ-su ayrımı için tasarlanmış karbon tüpler geliştirmek gibi çeşitli pratik uygulamaları araştırmak üzere özel sektörle işbirliği yapmakla da ilgileniyoruz."