مهندسی شیمی ایران

مهندسی شیمی ایران

ارزیابی کارایی کامپوزیت پتوی آیروژل در برابرحریق مستقیم مواد پرانرژی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار مهندسی شیمی، دانشگاه زنجان
2 دکتری مهندسی شیمی، مرکز توسعۀ فناوری شیمیایی
چکیده
تولید مواد پرانرژی می‌تواند دارای ریسک احتراق ناگهانی با دماهای بسیار بالا باشد که سبب به‌مخاطرهافتادن نفرات و تجهیزات می‌شود. پتوی منعطف آیروژل دارای کمترین ضریب انتقال حرارت در میان عایقهای حرارتی  و ضد حریق است. در این تحقیق تجربی پتوی منعطف آیروژل با ضخامت 3 میلیمتر در فرم کامپوزیت دوختهشده با منسوجات نسوز و سازگار با بدن تهیه شدهاست و کارایی آن بهمنظور جلوگیریاز انتقال گرما وقتی یک طرف آن در تماس با مواد پرانرژی درحال احتراق قرار داده میشود، ارزیابی شدهاست. بدین منظور از تست شعله در شرایط کنترلشده و آزمون میدانی با مواد پرانرژی استفاده شد. نتایج نشان می‌دهند که کامپوزیت آیروژل با ضخامت کم، پتانسیل بسیار بالایی در جلوگیری از افزایش دما و سوختگی ناشی از احتراق مواد پرانرژی دارد، وقتی عایق در آزمون میدانی در معرض احتراق مواد پرانرژی قرار میگیرد، دمای سمت دیگر آنها از دمای آستانۀ درد ( 44 درجۀ سلسیوس) پایینتر میماند. هم‌چنین آزمایش‌های آزمایشگاهی
نشان می
دهند که کامپوزیتهای ایروژلی زمان کافی را برای فرار از احتراق بدون آسیب‌دیدگی فراهم می‌کنند. انعطاف و ضخامت کامپوزیت­های ایروژلی بهگونهای است که امکان ساخت لباس‌های عایق و ضدحریق با آنها وجود دارد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Performance of Aerogel Blanket Composite Against Direct Explosion of the Energetic Materials

نویسندگان English

H. Bargozin 1
T. Yousefi Amiri 1
A. Mehrafarin 2
1 Assistant Professors of Chemical Engineering, University of Zanjan
2 Ph. D. Chemical Technology Development Center, Tehran
چکیده English

Energetic materials production has the risk of uncontrolled explosion at high temperature which is hazardous for personnel and equipment.  Flexible aerogel blanket is fireproofing and has the lowest heat transfer among the thermal insulations. In this study, aerogel blanket with 3mm thickness have been used as insulating layer within multilayer composite textiles contain clothes which are fireproof and compatible with the body. Then, its performance as heat transfer barrier have been evaluated against explosion of the energetic materials. Direct fire testing at controlled conditions and field testing under uncontrolled explosion of the energetic materials have been performed.  Results showed that aerogel composites have high capability in preventing from the temperature rising and burning of persons exposed in explosion of energetic materials. When aerogel composite exposed to explosion of energetic materials, the temperature of the other side of the composite did not exceed from the pain threshold temperature (44oC). Also, the experimental testing showed the aerogel composites provide sufficient time for escape and avoid from burn injury. Flexibility and thickness of the aerogel composites are such that it is possible to prepare insulating and fireproofing clothes using them.

کلیدواژه‌ها English

Silica Aerogel
Flexible Blanket
Nanoporous
Energetic Materials Explosion
Heat Insulation
Fireproofing
[1]        Gurav, J. L., Jung, I., -K., Park, H. -H., Kang, E. S., Nadargi, D. Y. (2010). Silica Aerogel: Synthesis and Applications. Journal of Nanomaterials, 409310:
1-11.
[2]        Yousefi Amiri, T., Bargozin, H., Moghaddas, J. S. (2020). A Review on the Silica Aerogels-Supported Catalysts. Iranian Chemical Engineering Journal, 19: 49-69.
[3]        Shahzamani, M., Masoomi, M., Bagheri, R. (2015). Synthesis of Organic Aerogels and Factors Affecting on their Structure. Iranian Chemical Engineering Journal, 14: 6-16, In Persian.
[4]        Heinrichs, B., Lambert, S., Job, N., Pirard, J. P. (2007). Sol-Gel Synthesis of Supported Metals”, in Catalyst preparation: Science and Engineering, Ed. J. Regalbuto, Boca Raton, CRC Press: Taylor & Francis Group.
[5]        Abrishami, F., Pourmosavi, S. A., Zohari, N. (2018). Melt-Cast Explosives: Properties and Applications. Journal of Energetic Materials, 14: 1-13, In Persian.
[6]        Song, G., Mandal, S., Rossi R. (2016). Thermal Protective Clothing for Firefighters. Woodhead Publishing, Elsevier.
[7]        Horrocks, A. R., Anand, S. C. (2016). Handbook of Technical Textiles: Technical Textile Applications. 2nd Edition, Woodhead Publishing, Elsevier.
[8]        Du, Y., Kim, H.-E. (2022). Research trends of the application of aerogel materials in clothing. Fashion and Textiles, 9: 23.
[9]        Kilinc, F. S. (2013). Handbook of Fire Resistant Textiles. Woodhead Publishing, Elsevier.
[10]      Kim, H. H., Park, P. K., Kim, Y. S., Hong, S. T. (2018). Study on the Weight Reduction of Firefighte’ s Protective Clothing by Using Air Layer and Aerogels. Fire Scienece and Engineering, 32: 81-88.
[11]      Midha, V., Mukhopadhyay, A. (2021). Recent Trends in Traditional and Technical Textiles. Select Proceedings of ICETT 2019. Springer Singapore.
[12]      Song, G., Wang, F. (2019). Firefighters' Clothing and Equipment: Performance, Protection, and Comfort. 1st Edition, CRC Press.
[13]      Guo, C., Huang, D. (2017). Thermal Protective Performance of Silica Aerogel Felt-bedded Firefighters’ Protective Clothing under Fire Conditions. Materials Science, 23: 335-341.
[14]      Chakraborty, S., Rao, A. V., Kothari, V. K., Pisal, A. A. (2019). Radiant heat protective performance of clothing assemblies with flexible aerogel-Nomex nonwoven composite as thermal insulation. Indian Journal of Fibre & Textile Research, 44(4): 396-403.
[15]      Shaid, A., Wang, L., Padhye, R., Bhuyian, M. A. R. (2018). Aerogel nonwoven as reinforcement and batting material for firefighter’s protective clothing: a comparative study. Journal of Sol-Gel Science and Technology, 87(1): 95-104.
[16]      Zhang, H., Song, G., Su, H., Ren, H., Cao, J. (2017). An exploration of enhancing thermal protective clothing performance by incorporating aerogel and phase change materials. Fire and Materials, 41(8): 953-963.
[17]      Jin, L., Hong, K., Yoon, K. J. (2013). Effect of Aerogel on Thermal Protective Performance of Fire-Fighter Clothing. Journal of Fiber Bioengineering and Informatics, 6: 315-324.
[18]      Fathollahi, M., Hosseini, S. Gh., Hosseini, S. M. J. (2017). Risk Assessment of Electrostatic Discharge and its Mitigations. Journal of Energetic Materials, 13: 3-14, In Persian.
[19]      Talebi, F., Vaziri, S. A., Nasimi, A. (2018). Consideration of Effective Factors on the Mechanical Sensitivity of Explosives. Journal of Energetic Materials, 14: 47-60, In Persian.
[20]      Seyfollah Zadeh, A., Fathollahi, M., Mirshekari, A., Khosravi, S. (2013). Determination Methods for Thermal Safety Parameters of Energetic Materials by Differential Scanning Calorimetery (DSC). Journal of Energetic Materials, 9: 40-50, In Persian.
[21]      Yousefi Amiri, T., Bargozin, H., Farhadipoor, M., Jamali, Z. (2021). Silica Aerogel-Filled Polycarbonate Planes: Innovative Energy-Efficient Daylighting Systems in Different Buildings. Nashrieh Shimi va Mohandesi Shimi Iran, 40(1): 349-358, In Persian.
[22]      Demko, J., Fesmire, J. E., Shu, Q. S. (2022). Cryogenic Heat Management: Technology and Applications for Science and Industry. 1st Edition, CRC Press.
[23]      Bhagat, S.D.,  Kim, Y. H., Moon, M. J., Ahn, Y. S., Yeo, J. G. (2007). A cost-effective and fast synthesis of nanoporous SiO2 aerogel powders using water-glass via ambient pressure drying route. Solid State Sciences, 9: 628-635.