З графена і фосфору створили рекордно легкий вогнетривкий матеріал

Хіміки з Південної Кореї і Китаю розробили вогнетривкий матеріал на базі вспененного полімеру з добавкою композиту графена і червоного фосфору. Він має дуже малу щільність (блок розміром з чашку може стояти на квітці, не зминаючи пелюсток), але здатний витримувати значні механічні навантаження і ефективно зупиняє горіння, утворюючи непроникну для кисню плівку. Дослідження опубліковано в журналі, коротко про нього повідомляє.

Вогнетривкі матеріали повинні відповідати кільком важливим вимогам. Вони повинні бути стійкими до дії високих температур, не підтримувати горіння, запобігати доступу кисню до інших матеріалів, виступати в ролі теплоізолятора. Разом з тим у багатьох застосуваннях від вогнетривів потрібна невелика вага і хороші механічні властивості. Традиційно вогнетривкими виступають або неорганічні матеріали, або поліамідні та інші полімерні волокна, подібні до кевлара.

Як зазначають автори, багато сучасних вогнетривів небезпечні для навколишнього середовища - наприклад, містять полімери, до складу яких входять галогени. Тому хіміки запропонували новий вогнетривкий склад, заснований на поліімідному полімері з добавкою графена. Полімер грає роль матриці - він створює пеністу основу для матеріалу. Додавання являє собою з'єднання включення графена і фосфору. Цікаво, що як полііміди, так і фосфор - горючі матеріали, але в сукупності з графеном їх властивості змінюються.

За словами авторів, поліімід стає вогнетривким вже при двовідсотковій добавці графенового композиту. При горінні червоний фосфор дуже швидко утворює не пропускаючий кисень шар, замкнений між платівками графена. Останні стійкі навіть при дуже високих температурах. У сумі ці процеси запобігають горінню основи вогнетриву - його здатність зупиняти горіння приблизно в два рази краще, ніж у традиційних матеріалів.

Отриманий вспінений полімер має щільність близько 16 міліграмів на кубічний сантиметр - всього в 16 разів важче повітря. При цьому його механічні властивості дозволяють невеликому полімерному блоку витримати тиск шестикілограмової склянки з водою. Це ставить матеріал в одну лінію з аерогелями на основі оксиду кремнію або графену.

Раніше ми повідомляли про синтез графенового аерогеля, здатного стискатися під дією магнітного поля.

Детальніше про вогнетривкі матеріали можна прочитати в нашому матеріалі "П'ять стихій: вогонь ".