Flexible, tragbare Elektronik, die in die Ausrüstung eingewebt ist, kann die Verletzungs- und Sterblichkeitsrate von Feuerwehrleuten reduzieren

Dank intelligenter Feuerwehranzüge und -masken, die von mehreren Forschungseinrichtungen in China entwickelt wurden, könnte die Brandbekämpfung in Zukunft ganz anders aussehen.

Forscher veröffentlichten Ergebnisse, die zeigen, dass atmungsaktive Elektroden, die in Stoffe eingewebt sind, die in Feuerwehranzügen verwendet werden, sich bei Temperaturen über 520 °C als stabil erwiesen haben. Bei diesen Temperaturen erweist sich der Stoff als im Wesentlichen nicht brennbar mit hohen Wärmeschutzzeiten.

Die Studie wurde am 12. Januar 2023 in veröffentlicht Nanoforschung.

Die Ergebnisse zeigen die Wirksamkeit und Praktikabilität von Janus-Graphen/Poly(p-phenylenbenzobisoxazol)- oder PBO-Gewebe, um die Brandbekämpfung „intelligenter“ zu machen, mit dem Hauptziel, Produkte im industriellen Maßstab herzustellen, die flammhemmend, aber auch intelligent sind genug, um den Feuerwehrmann vor erhöhten Risiken beim Überqueren der Flammen zu warnen.

„Herkömmliche Feuerwehrkleidung und Feuermasken können die Sicherheit der Feuerwehrleute bis zu einem gewissen Grad gewährleisten“, sagte Wei Fan, Professor und Forscher an der School of Textile Science and Engineering der Xi’an Polytechnic University. „Allerdings ändert sich die Brandszene oft schnell, sodass manchmal Feuerwehrleute im Feuer gefangen bleiben, weil sie die Risiken nicht rechtzeitig eingeschätzt haben. In diesen Situationen müssen auch Feuerwehrleute gerettet werden.“

Der Schlüssel hier ist die Verwendung von Janus-Graphen/PBO-Geweben. PBO-Fasern bieten eine bessere Festigkeit und Feuerschutz als andere ähnliche Fasern wie Kevlar. Die PBO-Fasern werden zunächst zu einem Gewebe verwoben, das dann mit einem CO2-Infrarotlaser bestrahlt wird. Von hier aus wird der Stoff zum Janus-Graphen/PBO-Hybrid, der im Mittelpunkt der Studie steht.

Die Maske verwendet auch eine obere und untere Schicht aus Janus-Graphen/PBO mit einer piezoelektrischen Schicht dazwischen, die dazu dient, mechanischen Druck in Elektrizität umzuwandeln und umgekehrt.

„Die Maske hat eine gute Filterwirkung für Rauchpartikel und die Filtereffizienz von PM2,5 und PM3,0 erreicht 95 % bzw. 100 %. Gleichzeitig hat die Maske einen guten Tragekomfort, da ihr Atemwiderstand (46,8 Pa) geringer ist als 49 Pa handelsüblicher Masken. Außerdem reagiert die Maske empfindlich auf die Geschwindigkeit und Intensität der menschlichen Atmung, wodurch die Gesundheit der Feuerwehrleute dynamisch überwacht werden kann“, sagte Fan.

Die in diesen Feuerwehranzügen enthaltene flammhemmende Elektronik ist flexibel, hitzebeständig, schnell herzustellen und kostengünstig, was die Skalierung für die industrielle Produktion zu einem greifbaren Erfolg macht. Dies macht es wahrscheinlicher, dass zukünftige Feuerwehranzüge und -masken diese Technologie effektiv nutzen können. Schnelle und effektive Reaktionen können auch die durch Brände verursachten wirtschaftlichen Verluste reduzieren.

„Die auf Graphen/PBO-Geweben basierenden Sensoren weisen eine gute Wiederholbarkeit und Stabilität bei der Überwachung menschlicher Bewegungen und der Erkennung von NO2-Gas auf, dem wichtigsten giftigen Gas bei Bränden, das auf Feuerwehranzüge aufgetragen werden kann, um Feuerwehrleuten zu helfen, Gefahren effektiv zu vermeiden“, sagte Fan. In der Lage zu sein, einen starken Anstieg des NO2-Gases zu erkennen, kann Feuerwehrleuten helfen, bei Bedarf sofort den Kurs zu ändern, und könnte eine lebensrettende Ergänzung zur Feuerwehrausrüstung sein.

Auf dem Gebiet der Brandbekämpfung können erhebliche Verbesserungen erzielt werden, um die Feuerwehrleute besser zu schützen, indem Graphen/PBO-Gewebe und -Vliesstoffe genutzt werden. Der großflächige Einsatz dieser Technologie kann den Forschern helfen, ihr ultimatives Ziel zu erreichen, die Sterblichkeit und Verletzung derer zu reduzieren, die ihr Leben bei der Bekämpfung von Bränden riskieren.