Tak seperti gel sebelumnya yang mengering dalam 45 menit, hasil temuan terbaru ini lebih awet saat dibombardir api saat kebakaran.
Gel baru bertransisi dari hidrogel ke aerogel di bawah panas dari obor gas. (Foto: Andrea d'Aquino via EurekAlert)ngarahNyaho - Peneliti dari Universitas Standford, AS, mengembangkan gel untuk perlindungan rumah dan infrastruktur penting agar tidak terlalap api saat kebakaran hutan.
Penelitian yang diterbitkan pada 21 Agustus 2024 di Advanced Materials menunjukkan, gel baru ini bertahan lebih lama dan secara signifikan lebih efektif dibandingkan gel komersial yang sudah ada.
Eric Appel, profesor ilmu dan teknik material dan penulis senior dalam penelitian ini, mengatakan, gel penambah api biasanya hanya bertahan dan mengering dalam 45 menit.
“Kami telah mengembangkan gel yang memiliki rentang aplikasi yang lebih luas dan akan bekerja lebih baik saat api terjadi," kata Appel seperti dikutip dari EurekAlert.
"Anda dapat menyemprotkannya lebih jauh sebelum terjadinya api dan tetap mendapatkan manfaat perlindungannya," dia menambahkan.
Gel penambah air umumnya terbuat dari polimer dengan daya serap super – mirip dengan bubuk penyerap yang ditemukan pada popok sekali pakai.
Dicampur dengan air dan disemprotkan pada sebuah bangunan, bahan-bahan tersebut membengkak menjadi zat agar-agar yang menempel di bagian luar struktur, menciptakan pelindung yang tebal dan basah.
Namun kondisi di sekitar lokasi kebakaran sangat kering – suhu bisa mendekati 100 derajat, disertai angin kencang dan kelembapan nol persen – dan bahkan air dalam gel pun menguap dengan cukup cepat.
Nah, dalam gel yang dirancang oleh Appel dan rekan-rekannya, air hanyalah lapisan perlindungan pertama. Selain polimer berbasis selulosa, gel juga mengandung partikel silika, yang tertinggal saat gel terkena panas.
“Kami telah menemukan fenomena unik di mana hidrogel yang lembut dan licin bertransisi dengan mulus menjadi pelindung aerogel yang kuat di bawah panas," kata Changxin “Lyla” Dong.
"(Dengan demikian) menawarkan perlindungan kebakaran hutan yang lebih baik dan tahan lama," lanjut Lyla, penulis utama pada studi ini.
"Terobosan sadar lingkungan ini melampaui solusi komersial saat ini, menawarkan pertahanan yang unggul dan terukur terhadap kebakaran hutan.”
Appel menjelaskan, saat air mendidih dan semua selulosa terbakar, partikel silika yang tersisa akan berkumpul menjadi busa bersifat sangat insulatif.
"Akhirnya menyebarkan semua panas, sepenuhnya melindungi substrat di bawahnya,” lanjut Appel.
Silika membentuk aerogel – struktur padat berpori yang merupakan isolator yang sangat baik.
Aerogel silika serupa digunakan dalam aplikasi luar angkasa karena sangat ringan dan dapat mencegah sebagian besar metode perpindahan panas.
Peneliti menguji beberapa formulasi gel baru mereka dengan mengaplikasikannya pada potongan kayu lapis dan memaparkannya pada nyala api langsung dari obor gas, yang terbakar pada suhu yang jauh lebih tinggi daripada api liar.
Formulasi paling efektifnya bertahan lebih dari 7 menit sebelum papan mulai hangus.
Ketika mereka menguji gel penambah air yang tersedia secara komersial dengan cara yang sama, gel tersebut melindungi kayu lapis selama kurang dari 90 detik.
“Gel tradisional tidak akan berfungsi setelah mengering,” kata Appel.
“Bahan kami membentuk silika aerogel ketika terkena api yang terus melindungi substrat yang diolah setelah semua air menguap. Bahan-bahan ini dapat dengan mudah tersapu setelah api padam.”
Kebetulan
Gel baru ini merupakan hasil dari upaya pencegahan kebakaran hutan yang dilakukan Appel sebelumnya.
Pada tahun 2019, Appel dan rekan-rekannya menggunakan gel yang sama sebagai sarana untuk menahan api di alam liar pada vegetasi selama berbulan-bulan.
Formulasi ini dimaksudkan untuk membantu mencegah terjadinya kebakaran di daerah rawan kebakaran hutan.
“Kami telah bekerja dengan platform ini selama bertahun-tahun. Perkembangan baru ini merupakan suatu kebetulan," kata Appel.
"Kami bertanya-tanya bagaimana gel ini akan berperilaku sendiri, jadi kami hanya menumpahkannya pada sepotong kayu dan memaparkannya ke api dari obor yang kami letakkan di sekitar lab.
"Apa yang kami amati adalah hasil yang sangat keren di mana gel mengembang menjadi busa aerogel.”
Setelah kesuksesan awal tersebut, diperlukan beberapa tahun rekayasa tambahan untuk mengoptimalkan formulasinya.
Sekarang stabil dalam penyimpanan, mudah disemprotkan dengan peralatan standar, dan melekat dengan baik pada semua jenis permukaan.
Gel tersebut terbuat dari komponen tidak beracun yang telah disetujui untuk digunakan oleh Dinas Kehutanan AS, dan para peneliti melakukan penelitian untuk menunjukkan bahwa gel tersebut mudah diuraikan oleh mikroba tanah. |
Sumber: EurekAlert
إرسال تعليق