يعمل باحثون في معهد مدريد للدراسات المتقدمة في علم المواد على تطوير نظام مقاوم للحرائق يستطيع رصدها والتحذير منها قبل اندلاعها.

تعمل أنظمة إنذار الحريق عمومًا عن طريق كشف نتائج الحرائق بعد اندلاعها، كالدخان أو النيران أو مستويات غاز الكربون الأعلى من الطبيعية. ولكن، مع استخدام تقنية استشعار الحرائق التي تقوم على المواد النانوية والتي مازالت في طور التطوير في المعهد تأمل الباحثة “شيالو لي” أن تستبق الأمور بعض الشيء.

تقول لي: باستخدام هذه الأجهزة الجديدة سنتمكن من استشعار احتمال وقوع الحريق مبكرًا قبل اندلاع النيران، فإن اندلع الحريق يصبح من الصعب السيطرة عليه، وهذا مايميز هذا المشروع”.

وأردفت قائلة: “تبدأ معظم المواد المستخدمة في المنازل بالاحتراق عند درجات حرارة تتراوح بين 300 إلى 500 درجة مئوية. لذلك نختبر دقة المستشعرات لتكشف درجات حرارة متدنية تبلغ 200 إلى 250 درجة مئوية، وهذا يعني أنه ستصلك تحذيرات مبكّرة قبل وقت كافٍ لمنع اشتعال الحريق في المقام الأول”

هذه التقنية التي نُشر عنها مؤخرًا في مجلة “كونستركشن أند بيلينغ ماتيريالز” المهتمة بمواد البناء والتي مازالت في طور التطوير، تستطيع التحذير من وجود درجات حرارة منخفضة تصل إلى 250 درجة مئوية وبوقت استجابة يبلغ أقل من ثانية واحدة.

وعلى حد تعبير لي، تهدف عمليات التطوير القائمة إلى تخفيض درجة الحرارة التي تستجيب لها المستشعرات قدر الإمكان والحصول على تحذيرات في وقت مبكر.

يكشف المستشعر عن تغيرات درجات الحرارة عبر مراقبة الهيكل الكيميائي للمواد الخاضعة للتحليل. فعندما ترتفع درجة حرارة المادة يتغير أداؤها الموصل، وهذا التغير في الخصائص الموصلة يستخدم في توليد إشعارات تحذّر من خطر حريق وشيك.

كما تأخذ هذه التحذيرات أشكالاً مختلفة عن تحذيرات أنظمة إنذار الحريق التقليدية التي تكون عادةً على هيئة إما ومضات ضوئية أو إنذارات صوتية، إذ تسعى الأنظمة الجديدة للإنذار إلى الاستفادة من المواد المطورة متغيرة الشكل واللون والمواد متعددة الوظائف لخلق مجموعة أوسع من مؤشرات الخطر.

وبحسب تفسير لي، أنه بدلاً عن المستشعرات القائمة بحد ذاتها المنتشرة حاليًا، مثل كاشفات الدخان المثبتة على الجدران أو الأسقف في المنازل، ستكون المستشعرات الجديدة القائمة على المواد والمطورة في المعهد متصلة مباشرةً بالمواد الهيكلية للمبنى ذاته.

وأضافت: “في الأبنية، يمكن توظيف ورق الجدران المستخدم لأغراض الديكور وتعديله ليتحول إلى مستشعر حرائق، كما يمكن استخدام الخشب أو مواد العزل الرغوية لتؤدي الوظيفة التحذيرية أيضًا”. حيث تكون المواد متصلة بجهاز استقبال يراقب عدة مؤشرات كتغيرات الحرارة وبالتالي إرسال هذه المعلومات إلى جهاز إرسال.

وفي النتائج التي نشرت سابقًا في مجلة “كولويدز أند سيرفيسيز أ: فيزيكوكيميكال أند إنجينيرينغ” أظهرت أنظمة الاتصال اللاسلكية الذكية والمصنعة حسب الطلب التي يطورها الباحثون القدرة على إصدار رسائل تحذيرية على شاشات تبعد مسافة 20 كيلو مترًا عن موقع الحريق.

هذه التقنية الاستشعارية التي تعمل عليها لي ليست حديثة العهد فهي تبني على  عشرات السنوات من الأبحاث المعنية بالمواد المعيقة لامتداد النيران وفقًا لمبادئ مجموعة المبلمرات عالية الأداء والمواد المعيقة للنيران بإشراف الأستاذ والدكتور دي-يي وانغ في المعهد.

وبالرغم من النتائج الواعدة التي أظهرتها المستشعرات إلى يومنا، إلا أن تطوير تقنية الاستشعار الجديدة هذه ما زال قائمًا، وذلك لأن بعض المؤشرات التحذيرية المتعلقة بتغير اللون والشكل غير عكسية، أي أنها صالحة للاستخدام لمرة واحدة فقط. كما يستمر الباحثون في تطوير مستوى الحساسية الحرارية لهذه التقنية الاستشعارية ونطاق نظام التحذير اللاسلكي وفعاليته.

المصدر: https://techxplore.com

ترجمة: نسرين محمود الحمد

لينكد إن: nisreen-alhamad

مراجعة وتدقيق: زينب محمد