2019-04-02 23:30:02
最大限度地减少因聚合物事故和恐怖主义行为引起的燃料爆炸和火灾

当恐怖主义行为或车辆或工业事故点燃燃料时,由此产生的火灾或爆炸可能是毁灭性的。今天,科学家们将描述如何将长而微观的聚合物链添加到燃料中,以显着减少这些可怕事件造成的损害而不影响性能。

研究人员将于今天在美国化学学会(ACS)2019年春季全国会议和博览会上展示他们的成果。

该项目的动机是2001年9月11日的恐怖袭击事件。当天,载满燃料的客机坠毁在纽约市世界贸易中心的双子塔中。 Julia Kornfield博士说,影响引发了一系列最终导致建筑物倒塌的事件。

当飞机撞击建筑物时,他们的燃料变成了薄雾。她说,点燃的雾气吹走了数百个窗户(提供更多的空气来喂火),地板之间的混凝土膜破裂,钢梁上的隔热层被剥离。如果没有发生燃料喷雾,最初的破坏就不会那么严重,建筑物可能能够承受较小的破坏,研究加利福尼亚理工学院聚合物和流动行为的Kornfield说。

袭击事件发生后,她的一位同事建议在燃料中添加少量聚合物可以限制高速冲击时的雾化,并降低后续火灾或爆炸的风险。在这个建议的推动下,Kornfield和她的团队开始寻求合适的聚合物,这种聚合物可以消除通常会将燃料滴分解成雾状的冲击能量。

追求这一目标的其他研究人员开发出了“超长”聚合物,可以减少冲击的结果,从而产生更凉爽,更短的火灾。然而,Kornfield指出,超长聚合物不太实用,因为它们会干扰发动机的运转。当它们穿过管道或泵时,它们也会不可逆转地分解成较小的分子,从而失去功效。

作为替代方案,她的团队创造了可以通过羧酸和胺基团可逆地连接端对端的聚合物,形成“megasupramolecules”,它们与超长聚合物一样长,但不会在管道或泵中分裂。研究人员创建了有关这项工作的视频,共同创办了初创公司Fluid Efficiency,以进一步开发聚合物并为石化公司,润滑油生产商和管道运营商提供评估样品。

结果令人鼓舞。用聚合物处理的燃料中雾化明显减少,燃料点燃后,火焰自行熄灭。 Kornfield说,最近的一项测试表明,在炼油厂或燃料库中添加的megasupra分子在经过600多英里的管道和数百个泵之后仍将保持活跃状态,并指出超长聚合物在50英里后会失去大部分效能。 “这是向提供添加剂迈出的重要一步,该添加剂可以提高通过管道网络接收燃料的所有用户的运输安全性,而不必担心运输过程中的保护丢失,”她解释说。

Kornfield的分子还有其他优点。它们在燃料分配过程中增强润滑和通过管道和软管的流动。由于聚合物分子的烃骨架类似于燃料,因此即使在低温下它们仍然可溶。此外,当分子进入发动机并随燃料燃烧时,分子会分解成较小的分子,因此它们不会干扰发动机性能。根据加州大学河滨分校的初步测试,这种添加剂作为一种意想不到的好处,可以减少柴油燃料发动机的烟灰形成12%。

目前,聚合物会增加一两分钱的成本加一加仑燃料,她说这有点贵。他们希望与能够降低价格并用各种燃料测试分子性能的合作伙伴合作。美国陆军计划研究添加剂在涉及各种撞击和射弹的场景中的应用,例如简易爆炸装置。

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