摘要:保证消防安全是促进社会稳定发展的重要内容,近年来,科学技术的不断发展为消防科技研发提供了创新思路和空间,一些专家和学者将纳米技术广泛应用到了消防科技领域,不仅提高了消防材料的阻燃性能和阻燃效率,还能够实现消防无毒、低毒、抑烟、循环利用等目标。虽然将纳米技术应用到消防科技领域尚且处于发展阶段,但是却展现出了良好的应用价值和诱人的发展前景。因此,本文针对纳米技术的概念进行分析,并阐述其在消防科技领域的应用价值,希望能够为相关人士提供参考和借鉴。
关键词:纳米技术;消防科技领域;应用
一、纳米技术的概念
纳米技术也成为毫微技术,是一种利用单个原子或分子制造全新物质的新型科学技术,其涉及范围较为广泛,是一门交叉性较强的综合学科,其中包括力学、物理学、生物学、微电子学等多方面专业知识,当前,众多现代科学技术的研究和发明均是以纳米技术作为基础。纳米技术主要包括四个方面:分别有纳米材料、纳米动力学、纳米生物学和药物学以及纳米电子学。其中纳米材料是指物质到达0.1-100纳米尺度后[1],其性质和性能会产生变化,既与物质原来的组成结构不同,又与物质原本的宏观性能不同,这种材料称之为纳米材料。而纳米动力学,是指利用集成电器设计和制造而成的一种新型工艺,具有体积小、误差小等诸多优势,能够实现检测技术达到纳米数量级这一目标。纳米生物学和药物学,利用自组装方式将零件或组件放入细胞中从而构成新材料或新药物,能够吸收和杀灭癌细胞。纳米电子学是指在量子效应基础上发展而来的一种带金子技术,其器件具有高效、便捷、体积小、功能消耗小,等优势。
二、纳米技术在消防科技领域的应用
(一)将纳米技术应用到消防阻燃剂研发方面
纳米材料具有良好的阻燃能力,在橡胶、纤维等易燃材料中加入纳米材料,不仅能够及时组织火焰蔓延,还可以改变燃烧材料的性能,使其转变为难染材料。当前,将纳米技术应用到纳米阻燃剂方面的研究已经取得了较为显著的效果,具体可以从三个方面分析:
第一,在阻燃材料中应用纳米材料。将纳米材料作为阻燃剂应用到高分子材料加工中,能够有效提高高分子材料的难燃性。当前,消防科技领域在高分子材料加工中使用的阻燃剂普遍为无机阻燃剂,这些阻燃剂与聚合物融合能够改变聚合物的加工工艺以及产品性能,尤其在薄膜、橡胶等表面光洁度较高的产品加工中较为显著。
第二,在符合材料中应用纳米材料。将纳米材料应用到复合材料中,需要将符合材料分为一个或者多个组分,并将纳米尺寸均匀的分散到材料组分中,使纳米材料进入复合材料的夹层中,有利于改善复合材料的性质和性能,从而形成纳米复合材料[2],有效提高材料的难燃性和自熄性。
第三,在钢结构消防涂料中应用纳米技术。通常情况下,钢结构的最高耐燃时间为20分钟,一旦钢结构发生火灾,如果在20分钟内没有采取针对性措施熄灭火焰,将会导致钢结构在短时间内倒塌。
例如:我国某工程在体育馆建设过程中采用了大量的高大钢结构,这类钢结构的防火性能并不高,在建设过程中,设计人员为了保证会馆内的消防安全,广泛利用纳米技术优化钢结构的防火性能,其主要应用可以从以下三个方面分析:第一,纳米无机的应用,将纳米级有机杂化树脂无机材料与有机分子相融合,能够形成一种全新的复合树脂,这类树脂具有耐高温、耐燃烧的优势,能够有效提高钢结构的抗燃烧性能[3]。第二,将纳米三氧化二锑材料应用到钢结构防火涂料应用中,结合相关研究表明,纳米三氧化二锑材料具有良好的阻燃功能,将其应用到钢结构防火涂料制造中,不仅能够提高钢结构的阻燃效果,还具有一定的美观性。第三,无机纤维的应用,制造含有纳米纤维结构的无机纤维,并利用科学技术将无机纤维制成纳米级的分散体,将分散体和树脂材料相结合形成全新的符合材料,这种材料涂抹到钢结构上不仅轻薄,而且具有较强的耐高温效果。
(二)将纳米技术应用到消防灭火剂研发方面
纳米技术的特点在于能够用单个原子或分子制造全新物质,将纳米技术应用到消防灭火剂中也具有独特的优势和功能。纳米级灭火剂就是其中一种,不仅包含了传统灭火剂的全部性能,而且还能够提高消防灭火效率和水平。
例如:2005年我国相关研究人员针对干粉灭火剂展开研究,发现干粉灭火剂的灭火效率与颗粒大小有直接关系,颗粒越小灭火效率越高。而纳米尺寸范围内的干粉超细颗粒能够显著提升灭火效率,有利于满足现代化消防安全灭火需求。因此,当前消防科技领域广泛应用纳米技术开发新型的干粉灭火剂,如:微纳米复合型超细干粉灭火剂、ABC超细干粉灭火剂等等,不仅全面提高了消防灭火效率,还具有节能环保等功效,同时有利于延长灭火器的贮存时间。
(三)将纳米技术应用到火灾探测器研发方面
近年来,利用纳米技术制造火灾探测器成为消防科技领域主要研究内容之一,具体来说,这一方面的应用主要是借助纳米粒子化学活性强以及化学反应选择性好这一优势,充分利用纳米技术制作火灾探测器。
例如:当前应用较为广泛的气体探测器和离子感烟探测器,均是在纳米技术基础上研制而成。这种火灾探测器能够通过定量对周围环境中的烟雾、蒸汽以及气体等浓度进行测量和分析。同时可以与计算机技术同时使用,有利于实时监督和控制环境中存在的火灾因素,如检测到异常现象,能够及时发出报警,以便消防人员第一时间采取措施处理和控制。由此可见,将纳米技术应用到火灾探测器研发方面的优势可以概括为两点:第一,纳米粒子具有较强的化学活性,将其应用到火灾探测器制作过程中有利于提高探测器的检测灵敏度,如存在异常情况能够及时发出报警信号。第二,纳米材料具有化学反应选择性特点,相对普通材料而言,将其运用到火灾探测器制作方面能够有效提高探测质量和效果,并从根源上减少误报率。另外,可以在火灾初燃阶段发挥作用,从而实现早预报、早控制的目标。
(四)将纳米技术应用到消防装备研发方面
随着科学技术的不断发展,美国、日本等发达国家充分将纳米技术应用到消防装备制造中,促进消防装备想轻量化、高能化以及智能化方向发展。结合我国消防组织实际情况来看,消防人员的防护设备普遍存在厚重、耐热性差、行动不便等问题,不利于长时间作业。而将纳米技术应用到消防装备研发方面,不仅能够提高消防装备的耐高温能力,还能够强化装备的隔热性能,同时还具有防毒效果。
例如:利用纳米炭管材料制作的消防装备,不仅具有柔软性,其强度也是普通装备强度的几十倍,即使在火灾中长时间作业,并且出现刮划等现象也不会破坏装备结构。有利于保证消防人员的人身安全。
结语:
近年来,纳米技术和纳米材料以其独有的优势和作用受到社会各界的青睐,并广泛应用到医学、电子学、化工学等科技领域,同时取得了良好的应用效果,充分说明纳米技术正在推动社会生活向高科技、高性能方向发展。消防领域作为促进社会稳定发展的重要内容,也要充分做到与时俱进,利用纳米技术全面提高消防科技的研发效率和研发水平,从而为社会群众的生命财产安全提供保障。
参考文献:
[1]广强.纳米技术与现代消防——纳米技术在现代消防中的应用展望[J].化学工程与装备,2017(5):252-253.
[2]李心明.纳米技术在消防科技领域的作用[J].山东轻工业学院学报(自然科学版),2012(04):89-91.
[3]薄曰燕.纳米技术在消防科技领域的应用探析[J].科技经济导刊,2017(22):68.\林洪强.纳米技术在消防领域的应用及发展[J].南北桥,2010(9):61-62.