納米技術對消防技術的影響

1、納米技術對消防技術的影響 納米是一種長度單位， 1 納米等于十億分之一米， 大約三、四個原子的 寬度。納米技術是用單個原子、分子制造物質的科學技術，它是現代 科學（混沌物理、量子力學、介觀物理、分子生物學 ）和技術 （計算機技 術、微電子和掃描隧道顯微鏡技術、核分析技術 ）結合的產物。作為 21 世紀新興的一門前沿科學技術， 它將對諸多技術領域產生巨大的影響。 消防技術作為一門多學科融合的邊緣學科，納米技術將從不同方面對 消防技術帶來深遠的革命性的變化。納米粒子也叫超微顆粒材料。 一般是指尺寸在 1100nm 間的粒子， 是 處在原子簇和宏觀物體交界的過渡區(qū)域，它將顯示出許多既不同于宏 觀世界

2、又不同于微觀世界的奇異特性。比如水和油是不相溶的，無論 宏觀尺度的水還是微觀尺度的水都和油是不相溶的。但是到了納米尺 度，它就能夠相溶，并且相溶得很好，成了熱力學的穩(wěn)定相。無論溫 度變化、振動還是添加化學原料，它都能夠穩(wěn)定。 由納米粒子組成的材料稱為納米材料，是目前材料研究的一個熱點： 它從根本上改變了材料的結構，為克服材料學領域中長期未能解決的 問題開辟了新的途徑。比如：運用納米技術可以使陶瓷具有象金屬一 樣的柔韌性和可加工性。根據納米材料的光學特征，使雷達的分辨率 能力提高幾百倍； 將納米材料加入化妝品中， 則可以有效遮蔽紫外線； 在醫(yī)學上用納米微粒進行細胞分離，并設 想用納米技術制造出分

3、子機器人，在血液中循環(huán)，對人體的各個部位 進行檢查、診斷并實施特殊治療。此外，納米技術在微電子學、生物 工程和分子組裝等方面都有著廣泛的應用前景。納米技術作為一種極具市場應用前景的新興科學技術，同樣將對消防 技術產生極大的影響力。一、納米涂層將提高涂層的耐火性能 將納米材料與表面涂層技術結合，使涂層技術得到了很大的提高。 根據納米涂層的組成將其分為三類： 完全為一種納米材料體系、 兩種 （或 以上）納米材料構成的復合體系、添加納米材料的復合體系。 完全的納米材料涂層離商業(yè)化尚有相當一段距離，只有在軍事上有所 應用。但借助于傳統(tǒng)的涂層技術，針對涂層的性能，添加納米材料， 都可以獲得納米復合體系涂

4、層。在涂層中引用納米材料，可以顯著提高材料的耐高溫、抗氧化性。在 玻璃等產品表面上涂層納米材料涂層，可以達到減少光的透射和熱傳 遞效果，產生隔熱作用。在涂料中加入納米材料，能夠阻燃、隔熱， 起到防火作用。二、納米技術將大大改進阻燃材料的性能。 現有的阻燃技術一般是采用無機或有機阻燃劑對材料進行處理，來提 高材料的阻燃性能。但經過無機或有機阻燃劑處理的阻燃材料在遇火 后往往是放出大量的有毒體，產生大量煙霧，有時還會放出大量的腐 蝕物質；如果阻燃劑添加量過大，會影響材料的機械性能。采用納米 技術對材料進行阻燃處理，在提高材料的耐火能力的同時沒有污染并且可以改善材料的性能。納米復合材料是將材料中的一

5、個或多個組分米尺寸或分子水平均勻地 分散在另一組分的基體中。因其存在超細的尺寸，所以各種類型的納 米復合材料的性質比其相應的宏觀或微米級復合材料均有較大改善。 中國科技大學火災國家重點實驗室研究人員從分子設計角度出發(fā)，通 過無機或有機化合物修飾粘土。用 “層離納米復合材料 ”和 “嵌入納米復 合材料 ”方法，合理地將聚合物和無機物結合在一起。新的納米復合物 阻燃材料具有清潔、高效的特點，有效地克服現有阻燃材料的不足之 處。三、納米技術能消除靜電帶來的火災危險 高分子材料具有優(yōu)良的電絕緣性能，因而廣泛地應用于工農業(yè)生產和 生活的各個領域。但是，由于一般高分子材料的高電阻率，其制品受 物流的磨擦、

6、撞擊，易產生靜電。靜電聚焦到一定程度會引起放電， 甚至會引起擊穿或火災。因此，防止產生靜電和消靜電就是一件十分 重要的事情。如果能在高分子材料中摻人導微粒，使之具備一定的傳 導電流和消散電荷的能力，通過接地可消除靜電引起的聚積電荷，從 而消除和防止靜電帶來的危害。常用的導電粉末有金屬系粉末 （如銅粉、銀粉等 ）、碳系粉末（如碳黑、 石墨等）。它們的電阻非常低、性能優(yōu)良。但它們的缺點是價格昂貴， 對無線電波有屏蔽干擾作用并且顏色深，使其在某些領域不能選用。因此淺色導電材料納米氧化鈦（TiO2）等被廣泛地用于電子工業(yè)和航空 航天工業(yè)，用于電子原件、電器表面、飛機、導彈、衛(wèi)星的非金屬制 件表面以及印

7、刷電路、靜電復印、導電紙等方面，消除和防止靜電帶 來的危害。四、納米材料的光電效應對消防報警技術的影響 由于超微顆粒的小尺寸效應， 納米材料涂層具有廣泛變化的光學性能。 它的光學透射譜可從紫外波段一直延伸到遠紅外波段。納米多層組合 涂層經過處理后在可見光范圍內出現熒光，改變納米涂層的組成和特 性，得到光致變色，溫致變色，電致變色等效應。將電纜、電氣用品 和室內裝修材料進行納米涂層處理，當溫度超過一定值或有漏電、短 路現象時，發(fā)生顏色變化，使火災探測器更敏感地捕捉到火災的初始 信號，從而極大降低火災的危險。在疏散通道、安全門的各種標示牌表面施以納米材料涂層，使之成為 發(fā)光、反光的標示牌，即使在發(fā)

8、生火災備用電力不足的情況下，人們 仍然可以在緊急疏散時立即分辨出逃生出口。氣體傳感器和濕度傳感器是納米微粒最具前途的應用領域之一。如果 將氣敏、光敏材料做成納米級，由于其高的表面比性，對光或氣的敏 感度增加。目前已有科研機構利用超細納米氧化鈦（TiO2制成了濕度傳 感器。納米微粒的這一特性對提高可燃氣體探測器的敏感性能有極好 的意義。同時根據納米材料的光電效應，同樣可以提高傳統(tǒng)感光式紫 外火災探測器和紅外火災探測器的性能。五、納米塑料具有優(yōu)良的耐熱性和耐腐蝕性等特點納米用于塑料產業(yè)，生產出的納米塑料具有一般工程塑料所不具備的 優(yōu)異性能。納米塑料能夠將無機物的剛性、尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性與 聚合物

9、的韌性、可加工性及介電性完美地結合起來。如普通尼龍 6 雖 然有良好的物理性能，但是吸水率高，在強外力和加熱條件下，其剛 性和耐熱性不佳，制品的穩(wěn)定性能較差， 在許多領域的應用受到限制。 納米尼龍 6 的熱變形溫度、分解溫度、著火溫度比普通尼龍 6 均有大 輻升高。應用領域極大地超過了普通尼龍 6 的范圍，尤其是制造汽車 發(fā)動機內等有耐熱性要求的零件。用納米聚乙烯合金材料生產的制品 具有優(yōu)良的耐磨、耐腐蝕、高強度、無毒性能。易于運輸、安裝、保 養(yǎng)，并具有優(yōu)良的抗震性能，性能價格比優(yōu)于鐵管、鋁管、鋁塑管， 是各種煤氣管道、工業(yè)液體輸送管道理想的制備材料。采用納米塑料 存儲、運輸易燃、易爆化學危險物品可極大地減少儲罐、管道腐蝕滲 漏、受壓斷裂帶來的火災危險性六、其它方面 納米氧化鈦涂層在水和空氣的體系中，經光照能產生殺菌和消除油污 的作用。如果在火場照明燈具上涂以納米氧化鈦涂層，可以分解照明 燈表面的煙塵、油污所造成的污染，達到照明燈自潔的效果，提高火 場照明燈的功效。將納米材料作用于消防隊員的作戰(zhàn)服中，不僅可以 提高作戰(zhàn)服的阻燃、耐火性能，亦可以減少消防隊員在滅火戰(zhàn)斗中所 受的污染，加強消防隊員的自身保護?？傊?，納米技術作為一種極具市場潛力