Ученые разрабатывают новые гели для защиты зданий во время лесных пожаров

Поскольку число лесных пожаров продолжает расти, этот новый гель, взаимодействующий с водой, может помочь смягчить некоторые разрушения, вызванные ими.

Исследователи из Стэнфордского университета разработали гели, которые служат дольше своих нынешних аналогов, для защиты зданий и инфраструктуры от повреждений, вызванных лесными пожарами. Новые гели используют как полимер на основе целлюлозы, так и частицы кремния, которые остаются после того, как гель подвергается воздействию тепла, чтобы сформировать аэрогель, твердую, но пористую структуру, которая обладает сильными изоляционными свойствами и часто используется в космосе из-за своего легкого качества.

Гели, изготовленные из очень абсорбирующих полимеров, похожих на те, что используются в детских подгузниках, смешиваются с водой и распыляются на здание. После нанесения они разбухают в желеобразный материал, который действует как щит от лесных пожаров.

Чтобы убедиться в эффективности геля, исследователи протестировали различные гели, нанося их на фанеру и подвергая воздействию прямого пламени. Самый эффективный гель продержался более семи минут, прежде чем фанера начала обугливаться. Для сравнения, коммерчески доступный гель защищал фанеру всего менее 90 секунд.

«Когда вода выкипает и вся целлюлоза сгорает, у нас остаются частицы кремния, собранные в пену», — сказал старший автор статьи Эрик Аппель. «Эта пена обладает высокими теплоизоляционными свойствами и в конечном итоге рассеивает все тепло, полностью защищая субстрат под собой».

«Традиционные гели перестают работать после высыхания», — продолжил Аппель. «Наши материалы образуют этот кремниевый аэрогель при воздействии огня, который продолжает защищать обработанные субстраты после того, как вся вода испарится. Эти материалы можно легко смыть, как только огонь погаснет».

Полимеры, используемые в гелях, уже одобрены Лесной службой США и легко расщепляются микробами в почве, гарантируя, что процесс защиты домов от лесных пожаров не будет наносить ущерб окружающей среде.

В 2023 году Европейский союз зафиксировал четвертую по величине площадь пожаров за всю историю наблюдений — общая площадь пожаров оценивается в 500 000 га, что эквивалентно более чем 820 000 футбольных полей. И хотя в других регионах мира в 2023 году также наблюдалась рекордная активность лесных пожаров, а выбросы углерода от лесных пожаров в Канаде стали самыми высокими с момента начала учета, крайне важно разработать новые методы, такие как эти гели, чтобы предотвратить существенный ущерб инфраструктуре, который может быть как разрушительным, так и дорогостоящим.

«Возможно, потребуется дополнительная оптимизация, но я надеюсь, что мы сможем провести пилотное применение и оценку этих гелей, чтобы использовать их для защиты критически важной инфраструктуры в случае возникновения пожара», — сказал Аппель.