화재에 견고한 거품
러시아 화학자들이 소방에서 혁명가가 된 방법
소방은 복잡하고 책임있는 분야이며 기술이 얼마나 느리게이 분야에서 발전하고 있는지를 보는 것이 훨씬 더 놀라운 것 같습니다. 1 세기 전부터 사용이 시작된 소화 거품은 과거에 거의 변화하지 않았지만 아마도이 분야에서 진정한 혁명이 곧 시작될 것입니다. 어쨌든 ITMO 대학의 Petersburg 화학자와 NGO "SOPOT"의 새로운 발전은 아이디어에서부터 환경 안전에 이르기까지 모든면에서 혁명적 인 것처럼 보입니다. 알렉산더 Vinogradov, ITMO 대학에서 "고급 재료 및 기술의 솔루션 화학"연구소의 부국장은 러시아 행성의 질문에 대답했다.
- Alexander, 새로운 소화 거품을 만드는 아이디어는 어디에서 왔습니까? 당신의 화학 수업에서, 비즈니스 주문이나 다른 것에서?
- 소화 물질 시장의 현재 상황에 대해 약간의 통찰력이 필요합니다. 그러한 물질은 항상 세 가지 주요 변수로 평가되어야한다 : 고체 및 액체 가연성 물질을 포함한 다양한 물질을 소화시키는 효과 및 다용도 성; 폼 자체의 비용; 마지막으로, 응용 프로그램의 환경 안전. 그리고 우리가 복합체에서 이러한 모든 매개 변수를 분석하면 시장 자체가 거대하다는 것을 알게되지만 동시에 선택의 측면에서 다소 가난합니다. 전 세계적으로 보편적이고 효과적이며 안전한 소방용 폼이 많이 없습니다.
이 점에서 러시아는 매우 흥미로운 시장입니다. 우리의 가장 큰 소비자 인 석유 및 가스 거인은 미국에서 공급되는 소화 설비 및 기술 장비를 사용하고 불소 함유 합성 폼 (AFFF)을 기반으로 한 혼합물을 사용하도록 설계되었습니다. 사실, 점화원 AFFF를 현지화하고 제거하는 능력은 모든 유사한 약물 중에서 가장 효과적입니다. 다른 한편으로는, 그들은 같은 형태로 또는 원자재의 형태로 동일한 미국에서 구매되어야합니다. 그리고 가장 중요한 것은 AFFF가 유독하고 환경에 매우 부정적인 영향을 미친다는 것입니다.
그들의 반감기는 적어도 40 년입니다. 반 분해 fluorosynthetics의 제품은 식물과 동물에 축적, 인체를 입력하십시오. 즉, 잔류 물의 이용과 생태계 복원에 대한 일련의 조치가 취해지지 않는 한, AFFF 기반 발포제를 사용할 수 없다.
따라서 미국과 유럽에서 플루오로 합성 약물의 사용을 금지하는 협약이 몇 년 전에 채택되었습니다. AFFF의 사용은 거의 모든 곳에서 중단되었지만 여전히 러시아에서는 허용됩니다. 나머지 국가에서는 AFFF를 금지하는 길을 택했습니다. 비슷한 약을 사용합니다. 그렇게 효과적이지는 않지만 그렇게 위험하지는 않습니다.
그래서 작년에 우리 실험실을 ITMO에 열었고 SOPOT 회사와 친분을 맺었을 때 그 일은 거의 혼자서 일어났습니다. 이 회사는 거품 발생 장치 생산의 선두 주자이자 소화 약 개발 업체 중 최대 규모이며 러시아뿐만 아니라 중국 및 쿠바와 같은 일부 해외 시장에서도 활발한 활동을하고 있습니다. 그들은이 분야에서 새로운 기술을 개발하고 구현하는 직원을 보유하고 있습니다.
그러나 SOPOT은 독자적인 거품 준비를 개발하고 생산하지 않습니다. 따라서 화학자 팀이이 회사의 동료들과 이야기했을 때, 우리는 즉시 기존의 모든 발포제와 그 생산이 100 년 이상 계속되고 있음을 발견했습니다. 이는 유기 물질의 파생물입니다.
실리카 발포체의 미세 구조. 출처 : Alexander Vinogradov / ITMO University
열역학의 관점에서 유기 화합물에 존재하는 탄소 - 탄소, 탄소 - 수소 및 기타 결합은 고온에서 불안정하다. 300 ° C보다 높은 온도에서 가열해도 손상되지 않지만 무기 물질은 훨씬 더 자유 롭습니다. 그래서 무기 발포체를 시도하는 아이디어는 거의 즉시 발생했습니다.
- 그리고이 거품은 어떻게 생겼지? 그녀는 어때?
"우리의 재료는 가장 일반적인 발포제와 실리카 나노 입자를 기반으로하는 새로운 조성물로 구성된 2 액형이며 거품을 경화시켜 세라믹 상으로 변환시킵니다.
실리카는 일반 실리콘 산화물 (IV)이며 석영과 같은 모든 사람에게 익숙합니다. 이 입자는 몇 초 내에 중합 될 수 있습니다 (5에서 30 초까지 변할 수 있음). 거품이 모든 타는 표면에 단단히 밀착되도록합니다. 실험 결과 우리의 거품은 일반 광택 유리에 고착되어 경화되어 다공성 세라믹 스폰지처럼 변하여 표면이 화재 및 고온에서 안정적으로 분리됩니다. 종류의 무엇이든 그것의 가까이에 이제까지는 제안되지 않으며, 아무도는 종류의 무엇이든을하지 않았다.
그러한 거품으로 인한 소화의 효과는 이해하기 쉽습니다. 당신의 방에 불이 붙었다 고 상상해보십시오. 거품 위에 평범한 벽과 천장을 부어 야합니다. 거품이 빨리 내려오고 수직 표면에 5 % 이상의 잔류 물이 없으며이 표면을 없애더라도 곧 다시 연소 할 위험이 있습니다. 소방관은 건물을 계속해서 쏟아야합니다. 경화 효과는 중요한 역할을 할 수 있습니다.
- 그런 단단한 거품의 형성 과정은 어떤가?
상상해보십시오 : 우리는 거품의 형성을 담당하는 첫 번째 구성 요소, 공기가 가득 찬 수많은 거품을 가지고 있습니다. 두 번째 구성 요소는 레코딩 표면에 적용되기 직전에 첫 번째 구성 요소에 주입되고 발포체가 경화됩니다.
그래서, 거품은 반복적으로 자체의 온도를 초과하는 타는 물체에 들어갑니다. 결과적으로 열분해 단계 아래의 온도까지 급격하게 냉각되며 2 초 후에 다시 경화되어 재 점화 현상을 방지합니다. 대략 말하자면, 우리는 "세라믹 코트"로 불타는 물건을 싸고 있습니다. 동일한 AFFF와 비교할 때 우리의 효율성은 20 배 이상 높습니다.
왼쪽에서, 새로운 소화 거품의 현장 시험, 오른쪽, 미세 구조의 중합. 출처 : Alexander Vinogradov / ITMO University
엄청난 온도로 몇 초 만에 증발하는 기존 폼과 달리 발포 실리카는 붕괴되지 않습니다. 물이 증발하면 비결정질 실리카 입자의 결정화가 심화되고 결정 프레임이 압축되고 산업 보일러의 벽돌처럼 거품이 강하고 신뢰성이 높아져서 물체를 보호합니다.
그러나 그러한 흠뻑 젖은 결과는 어떻게 될 것입니까? 타는 것이 아니라, 일반적으로 쓸모없는 단단한 덩어리입니까?
"우리가 응고에 대해 이야기하고 있지만 중합 된 폼은 가계의 의미에서 견고하지 못합니다. 오히려 그것은 원칙적으로 표면에서 제거 될 수있는 젤과 유사합니다. 피사체에서 그녀는 첫 번째 비가 내리기까지 실제로 1, 2 주간 지속될 수 있습니다. 그러한 포옴은 물을 흡착하는 강력한 능력을 가지므로 흡수 한 후에는 부드럽고 쉽게 기계적 파괴를 받게됩니다. 결과적으로 배수 또는 하수 시스템에서 한 번도 오래 지속되지 않으며 100 - 150 nm의 직경을 갖는 실리카 입자로 분해됩니다.
- 그리고이 입자 자체는 독성이 없습니까?
- 실리카 (Silica) - 재료의 내성이 극히 우수하며 화학적으로 비활성이며, 안전성이 반복적으로 입증되었습니다. 미국 식품의 약국 (FDA)과 유럽 의약청 (EMEA)은 보건 당국에 의해 대부분 유도 된 결과로 실리카의 정맥 내 및 근육 내 사용을 금지합니다. 그러나 구두로 그것은 완전하게 안전하다. 엔테로 젤과 같은 인기있는 약에 대해 잘 알고 있습니까? 실리카 나노 입자로 이루어져 있습니다.
우리는 이미 세계 최초로 그러한 약물에 대한 생분해 성의 첫 번째 등급을 준수하는 인증서를 얻을 수있었습니다. 그러한 인증서가 더 정확하게 "생체 적합성 인증서"라고 불릴만한 가치는 있지만, 자연 상태의 실리카 입자는 분해되지 않으며, 미생물에 의해 흡수되고 운반되며 환경에 해를 끼치 지 않습니다.
- 실리카 발포체의 사용에 대한 제한은 없습니다.
- 맞아! 그리고 이것은 이것이 큰 장점 중 하나입니다. 얼마 전에 수르 구트에서 우리는 펠트 띠 제작을위한 준비 작업에 대한 테스트를 실시했습니다. 이제이 목적을 위해 인산염 기반 제품을 사용합니다.이 제품은 매우 저렴한 것으로 간주됩니다. 그러나 인산염은 수용성이므로 비나 토양 수분에 쉽게 옮겨집니다. 또한 인산염은 중요한 비료이며, 숲에서는 신속하게 재활용 된 식물입니다. 따라서 그러한 밴드가 생성 된 후에는 오래 가지 못합니다.
우리의 테스트는 "경화 거품"을 사용하는 장벽이 훨씬 오래 지속되어 숲속의 화재를 현지화하고 화재 확산을 방지 할 수 있음을 보여주었습니다. 이상적으로, 소방관은 현장에 도착하고, 장비를 배달하고, 소방을 조직하기 위해 최대 2 주가 소요될 것입니다.
- 소화 거품 생성에 대한 귀하의 역할은 어떻게 분산 되었습니까? 의사 결정의 어떤 부분은 ITMO 화학자였습니까? 그리고 회사의 개발자 인 "Sopot"은 어떤 부분입니까?
- 엄격한 노동 분업은 없었습니다. 물론 화학 문제를 해결하는 데 더 많은 관심을 기울였습니다. 이것이 우리의 프로필이기 때문입니다. 그들은 기술적 인 부분에 더 많은 관심을 기울였으며 많은 부분에서 문제가 발견되었습니다.
테스트 결과 : 경화 된 폼이 대상을 안정적으로 보호합니다. 출처 : Alexander Vinogradov / ITMO University
기술적 인 적응은 경화 폼을 생성 할 수있는 핵심 문제가되었다는 것을 알 수 있습니다. 그래서 NPO SOPOT은 러시아에서 거품 생성 장치를 만드는 분야의 선두 주자이며 실험 경험이 풍부한 거대한 짐을 지니고있어 경화 발포체를 생성하는 장치의 안정적인 작동을 보장하는 모든 문제를 해결할 수있었습니다. 90 %의 성공은이 연구를 주문한 회사의 손에 달렸으며 오늘날 기술의 저작권 소유자라고 말하는 것이 맞을 것입니다.
일반적으로 말하자면, 어려운 "사소한 일"이 많이 있었지만, 그렇게 빨리 해결되었다는 것은 놀라운 일입니다. 오직 26 11 월, 2014, 우리의 아이디어에 대한 첫 번째 토론이있었습니다. 그리고 3 월 15에 특허 신청서가 보냈습니다. 5 월에 개발은 모스크바의 "통합 안전"전시회에서 벨로루시와 몽골의 블라디미르 푸치 코프 (Vladimir Puchkov) 비상 상황 장관 (Minister of Emergency Situations)과 그의 동료들에게 시연되었습니다. 그리고 6 월에 이미 울타리 울타리는 특별히 개조 된 MT-LB (경 장갑 기용 다목적 운반기 - RP)를 사용하여 시험되었습니다.
- 이것의 연속은 무엇입니까 역사?
- 시장은 거대하고, 잠재력이 미쳤다. 나는 확실히 말할 수있다. 비즈니스 측면에서 우리의 개발에 대한 관심은 엄청납니다. 광산에서의 소화 및 오일 적재 스테이션과 같은 특수한 용도의 이러한 2 액형 발포체의 사용에 대한 제안이있다.
제가 아는 한, "소 포트"회사에서 본 발명의 전망은 매우 심각하게 받아 들여졌습니다. 전문화 된 화학 실험실이 이미 갖추어져 있고, 화재 시험 캡슐이 만들어지고, 새로운 개발이 진행되고 있으며, 두 가지 구성 요소의 생산이 준비되고 있습니다. 그러나 우리는 그것과 아무 상관이 없습니다.
우리의 임무는 상업이 아닙니다. 우리는 과학을 연구하고 있으며 실험실의 주요 초점은 기초 연구이며, 그 중 일부는 신속하고 실용적인 솔루션으로 바뀔 수 있습니다. 이것이 바로 우리가하는 일입니다. 2 성분 경화 폼 만이 우리의 실용적인 개발 중 하나가 아닙니다.
가까운 장래에 우리는 자체 InnoColloids를 등록 할 계획이며 홀로그래피에서 의학 및 태양 에너지에 이르기까지 가장 넓은 응용 분야를 찾을 수있는 혁신적인 콜로이드 물질을 출시 할 예정입니다. 약속하겠다는 것은 어렵지만 폭탄 일뿐입니다. 진지한 노력없이 20 %만큼 액정의 밝기를 늘리고 나노 구조를 인쇄하기위한 새로운 기술을 제시하며 독특한 비 침습성 바이오 센서를 제시 할 수 있습니다. 그것은 완전히 해외 시장에 초점을 맞춘 프로젝트가 될 것입니다. 그러나 이것은 다른 대화를위한 주제입니다.
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