Une application facile, Le revêtement développé par le NIST réduit considérablement l'inflammabilité de la mousse utilisée dans les meubles. La fine couche est déposée à la surface de tous les coins et recoins de la mousse poreuse (haut), avec des nanotubes de carbone multiparois dissipateurs de chaleur (MWCNT) uniformément répartis (en bas). (Couleur ajoutée pour plus de clarté.)
En utilisant une approche proche de l'assemblage d'un club sandwich à l'échelle nanométrique, Les chercheurs du National Institute of Standards and Technology (NIST) ont réussi à créer un uniforme, revêtement multi-parois à base de nanotubes de carbone qui réduit considérablement l'inflammabilité de la mousse couramment utilisée dans les meubles rembourrés et autres tissus d'ameublement.
L'inflammabilité de la mousse de polyuréthane revêtue de nanotubes a été réduite de 35 % par rapport à la mousse non traitée. Aussi important, le revêtement empêchait la fusion et l'accumulation de la mousse, qui génère des flammes supplémentaires qui contribuent grandement à la propagation des incendies.
A l'échelle nationale, les incendies dont les meubles rembourrés sont le premier élément allumé en comptent environ 6, 700 incendies de maisons par an et font 480 morts parmi les civils, ou près de 20 pour cent des décès dus aux incendies domestiques entre 2006 et 2010, selon l'Association nationale de protection contre les incendies.
La technique innovante du NIST serre les nanotubes entre deux polymères de tous les jours et empile quatre de ces tricouches les unes sur les autres. Le résultat est un revêtement semblable à du plastique qui est plus fin que le centième du diamètre des cheveux humains et dont les nanotubes inhibiteurs de flammes sont répartis uniformément.
L'idée originale des scientifiques des matériaux du NIST Yeon Seok Kim et Rick Davis, la méthode de fabrication est décrite dans le numéro de janvier 2014 de Thin Solid Films. Kim et Davis écrivent que la technique peut être utilisée avec une variété de types de nanoparticules pour améliorer la qualité des revêtements de surface pour diverses applications.
La paire a expérimenté une variété de méthodes de revêtement couche par couche avant d'arriver à leur approche à trois étages. Tous n'avaient pas atteint leurs trois objectifs clés :couverture totale de la surface poreuse de la mousse, répartition uniforme des nanotubes, et la praticité de la méthode. Dans la plupart de ces essais, les nanotubes, des cylindres d'atomes de carbone ressemblant à des rouleaux de grillage, n'adhèrent pas fortement à la surface de la mousse.
Donc, Kim et Davis ont choisi de soigner eux-mêmes les nanotubes, empruntant une technique souvent utilisée en culture cellulaire pour rendre les molécules d'ADN plus collantes. La méthode a attaché des molécules contenant de l'azote, appelées groupes amine, à l'extérieur des nanotubes.
Cette étape s'est avérée critique :les nanotubes falsifiés étaient uniformément répartis et s'accrochaient avec ténacité aux couches de polymère au-dessus et au-dessous. Par conséquent, le revêtement exploite pleinement la capacité de dissipation thermique rapide des nanotubes.
Gramme pour gramme, le revêtement résultant confère une résistance beaucoup plus grande à l'inflammation et à la combustion que celle obtenue avec les retardateurs de flamme bromés couramment utilisés pour traiter les tissus d'ameublement aujourd'hui. Aussi important, dit Davis, une "couche de charbon protectrice" se forme lorsque la mousse revêtue de nanotubes est exposée à une chaleur extrême, créant une barrière qui empêche la formation de piscines de fusion.
"Ce type de technologie a le potentiel de réduire d'environ un tiers la menace d'incendie associée à la combustion de meubles mous dans les maisons, ", dit Davis.
