Flexible, tragbare Elektronik, die in die Ausrüstung integriert ist, kann die Verletzungs- und Sterblichkeitsrate von Feuerwehrleuten senken

17. Januar 2023

Dieser Artikel wurde gemäß dem Redaktionsprozess und den Richtlinien von Science X überprüft. Die Redakteure haben die folgenden Attribute hervorgehoben und gleichzeitig die Glaubwürdigkeit des Inhalts sichergestellt:

faktengeprüft

peer-reviewte Veröffentlichung

Korrekturlesen

von Tsinghua University Press

Dank intelligenter Feuerwehranzüge und -masken, die von mehreren Forschungseinrichtungen in China entwickelt wurden, könnte die Brandbekämpfung in Zukunft ganz anders aussehen.

Forscher veröffentlichten Ergebnisse, die zeigen, dass atmungsaktive Elektroden, die in den Stoff von Feuerwehranzügen eingewebt sind, sich bei Temperaturen über 520 °C als stabil erwiesen haben. Bei diesen Temperaturen erweist sich der Stoff als im Wesentlichen nicht brennbar und weist eine hohe Wärmeschutzzeit auf.

Die Studie wurde am 12. Januar 2023 in Nano Research veröffentlicht.

Die Ergebnisse zeigen die Wirksamkeit und Praktikabilität von Janus-Graphen/Poly(p-phenylenbenzobisoxazol) – oder PBO – gewebtem Stoff, um die Brandbekämpfung „intelligenter“ zu machen, wobei das Hauptziel darin besteht, Produkte im industriellen Maßstab herzustellen, die flammhemmend, aber auch intelligent sind genug, um den Feuerwehrmann vor erhöhten Risiken beim Durchqueren der Flammen zu warnen.

„Herkömmliche Feuerwehrkleidung und Feuermasken können die Sicherheit der Feuerwehrleute bis zu einem gewissen Grad gewährleisten“, sagte Wei Fan, Professor und Forscher an der School of Textile Science and Engineering der Polytechnischen Universität Xi'an. „Allerdings ändert sich der Brandort oft schnell, und manchmal bleiben Feuerwehrleute im Feuer gefangen, weil sie die Risiken nicht rechtzeitig einschätzen. In solchen Situationen müssen auch Feuerwehrleute gerettet werden.“

Der Schlüssel hierzu ist die Verwendung von gewebten Stoffen aus Janus-Graphen/PBO. PBO-Fasern bieten eine bessere Festigkeit und einen besseren Feuerschutz als andere ähnliche Fasern wie Kevlar. Die PBO-Fasern werden zunächst zu einem Stoff verwoben, der dann mit einem CO2-Infrarotlaser bestrahlt wird. Von hier aus wird der Stoff zum Janus-Graphen/PBO-Hybrid, der im Mittelpunkt der Studie steht.

Die Maske verwendet außerdem eine obere und untere Schicht aus Janus-Graphen/PBO mit einer piezoelektrischen Schicht dazwischen, die als Möglichkeit dient, mechanischen Druck in Elektrizität umzuwandeln und umgekehrt.

„Die Maske hat einen guten Filtereffekt für Rauchpartikel und die Filtereffizienz von PM2,5 und PM3,0 erreicht 95 % bzw. 100 %. Gleichzeitig bietet die Maske einen guten Tragekomfort, da ihr Atemwiderstand (46,8 Pa) geringer ist „Die Leistung von handelsüblichen Masken beträgt mehr als 49 Pa. Außerdem reagiert die Maske empfindlich auf die Geschwindigkeit und Intensität der menschlichen Atmung, wodurch die Gesundheit der Feuerwehrleute dynamisch überwacht werden kann“, sagte Fan.

Die in diesen Feuerwehranzügen enthaltene flammhemmende Elektronik ist flexibel, hitzebeständig, lässt sich schnell herstellen und ist kostengünstig, was die Skalierung für die industrielle Produktion zu einer greifbaren Errungenschaft macht. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass künftige Feuerwehranzüge und -masken diese Technologie effektiv nutzen können. Schnelle und wirksame Reaktionen können auch die wirtschaftlichen Verluste aufgrund von Bränden verringern.

„Die auf Graphen/PBO-Geweben basierenden Sensoren weisen eine gute Wiederholbarkeit und Stabilität bei der Überwachung menschlicher Bewegungen und der Erkennung von NO2-Gas auf, dem wichtigsten giftigen Gas bei Bränden, das auf Feuerwehranzüge angewendet werden kann, um Feuerwehrleuten dabei zu helfen, Gefahren effektiv zu vermeiden“, sagte Fan. Die Möglichkeit, einen starken Anstieg des NO2-Gasgehalts zu erkennen, kann Feuerwehrleuten bei Bedarf helfen, den Kurs sofort zu ändern, und könnte eine lebensrettende Ergänzung zur Feuerwehrausrüstung sein.

Durch den Einsatz von Graphen/PBO-Geweben und Vliesstoffen können im Bereich der Brandbekämpfung erhebliche Verbesserungen erzielt werden, um die Feuerwehrleute besser zu schützen. Der großflächige Einsatz dieser Technologie kann den Forschern dabei helfen, ihr ultimatives Ziel zu erreichen: die Sterblichkeit und Verletzungsrate derjenigen zu senken, die bei der Brandbekämpfung ihr Leben riskieren.

Mehr Informationen: Yu Luo et al., Laserinduzierte Janus-Graphen/Poly(p-phenylenbenzobisoxazol)-Gewebe mit intrinsischer Flammhemmung als flexible Sensoren und atmungsaktive Elektroden für den Brandbekämpfungsbereich, Nano Research (2023). DOI: 10.1007/s12274-023-5382-y

Zeitschrifteninformationen:Nanoforschung

Bereitgestellt von Tsinghua University Press