Выпуск: RU

Вход

Войти с помощью социальной сети:

Новость добавлена
10615.06.2019 04:39
< >
Черные воды: найден способ быстрее тушить лесные пожары
Черные воды: найден способ быстрее тушить лесные пожары

Углеродные наночастицы, добавленные в воду, заставляют ее испаряться в разы быстрее. Ученые предлагают использовать такую наножидкость для тушения лесных пожаров. Стоимость противопожарных работ при этом возрастет, но все окупится, уверены авторы исследования. Если быстро потушить огонь в лесу, он не перекинется на населенные пункты, а это миллионы рублей экономии и главное - спасенные человеческие жизни.

Способность к испарению

При соприкосновении с огнем вода нагревается до 100°С, после чего испаряется, тем самым забирая тепло у горящего предмета. Когда температура горящего вещества опускается ниже температуры его воспламенения, пожар прекращается. То есть основной вклад в тушение вносит не нагрев воды, а её испарение. А значит, чтобы быстрее справиться с огнем, необходимо как можно скорее перейти к стадии испарения жидкости.

Пожарный экран: новая космическая группировка поможет в борьбе с огнем Как российские спутники с инфракрасными приборами найдут очаги возгорания

Ученые из Сибирского федерального университета (входит в проект 5-100), выяснили, что если добавить в воду углеродные наночастицы, скорость ее нагрева повышается. Наночастицы обладают меньшей теплоемкостью и большей теплопроводностью, чем вода. Из-за более низкой теплоемкости наножидкость быстрее нагревается до температуры испарения, а её высокая теплопроводность обеспечивает быстрое распределение тепла по капле.

Частицы в черном

Для тушения пожаров были выбраны именно углеродные наночастицы. Они черного цвета, то есть вбирают больше тепла и соответственно быстрее нагревают воду.

-- Наилучший результат дало использование углеродистых частиц размером 50-500 микрометров, -- рассказал младший научный сотрудник научно-исследовательской части Сибирского федерального университета Александр Лобасов. -- При этом время на прогрев и полное испарение капель потребовалось примерно в два раза меньше по сравнению с простой водой. Однако технологически создать облако капель, каждая из которых содержит крупную микрочастицу, проблематично. Поэтому целесообразно использовать наночастицы размерами от нескольких десятков до нескольких сотен нанометров.

Оптимальная концентрация таких частиц в воде составляет 0,1-1%. Благодаря малому размеру углеродные наночастицы равномерно распределяются в жидкости, длительное время не выпадают в осадок и не вызывают ее расслоение.

Для создания наножидкостей необходимо закупать наночастицы, которые стоят порядка 20-30 тыс. рублей за килограмм, говорит Александр Лобасов. Для тушения лесных пожаров используют авиацию, вместительность баков чаще всего применяемого для этой цели самолета Бе-200ЧС -- 12 тонн воды. Но если вода может быть и бесплатной, то такой же объём наножидкости с концентрацией частиц 0,1% будет стоить порядка 240-360 тыс. рублей. Использовать более высокие концентрации экономически нецелесообразно, потому что при существенном увеличении стоимости соответственного прироста в скорости испарения не будет.

Ванна небесная: тушить лесные пожары поможет йодистое серебро Завершено тестирование метода борьбы с огнем, основанного на искусственном вызове осадков

Однако если время тушения снизится, то и стоимость использования самолётов-танкеров уменьшится. Более того, если быстро справиться с лесным пожаром, он не перекинется на населенные пункты, а это еще миллионы рублей экономии, не говоря о спасенных человеческих жизнях.

Гидрофобные проблемы

Однако существует ряд особенностей применения системы из углеродных частиц и воды для тушения пожаров, которые могут привести к негативным эффектам, считает доцент кафедры физической химии СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Вячеслав Альмяшев.

-- Так как углеродные наночастицы гидрофобны (то есть стараются "избежать" контакта с водой -- "Известия"), то для создания наножидкостей на водной основе необходимо обеспечить гидрофильность их поверхности, - утверждает эксперт. - Это, скорее всего, увеличит стоимость продукта, а гидрофильное покрытие может негативно сказаться на свойствах системы.

Остается также вопрос, как поведут себя сами наночастицы после испарения воды. Углерод -- горючий материал, поэтому образующееся облако аэрозоля на основе углеродных наночастиц может воспламениться. Исправить эти недостатки возможно, применив в качестве добавки негорючие гидрофильные наночастицы, имеющие высокий коэффициент поглощения ИК-излучения, считает эксперт.

Поделиться:
Комментарии (0)
Поделиться в социальных сетях:


Новости по теме