MONITORING AND EXPERTISE IN SAFETY SYSTEM MONITORING AND EXPERTISE IN SAFETY SYSTEM НАДЗОРНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ И СУДЕБНАЯ ЭКСПЕРТИЗА В СИСТЕМЕ БЕЗОПАСНОСТИ 2304-0130 81764 10.61260/2304-0130-2024-1-25-33 Проблемы и перспективы предупреждения и тушения пожаров PROBLEMS AND PROSPECTS OF FIRE PREVENTION AND EXTINGUISHING Проблемы и перспективы предупреждения и тушения пожаров COMPOSITE MATERIALS BASED ON POLYMER/GRAPHENE IN ROBOTIC FIRE EXTINGUISHING SYSTEMS КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕР/ГРАФЕНА В РОБОТИЗИРОВАННЫХ УСТАНОВКАХ ПОЖАРОТУШЕНИЯ https://orcid.org/0000-0002-0297-2984 Кузьмин Анатолий Алексеевич Kuzmin Anatoly A. kaa47@mail.ru

кандидат педагогических наук;

candidate of pedagogical sciences;

 https://orcid.org/0000-0002-2081-6934 Пермяков Алексей Александрович Permyakov Alexey A. ftoopb@igps.ru

кандидат педагогических наук;

candidate of pedagogical sciences;

 https://orcid.org/0000-0001-8254-9424 Романов Николай Николаевич Romanov Nikolay N. nik57nik@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России Санкт-Петербург Россия Saint-Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia Saint-Petersburg Russian Federation Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России Санкт-Петербург Россия Saint-Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia Saint-Petersburg Russian Federation Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России Санкт-Петербург Россия Saint-Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia Saint-Petersburg Russian Federation 26 04 2024 26 04 2024 2024 1 25 33 26 02 2024 01 03 2024 https://journals.igps.ru/en/nauka/article/81764/view

Показано, что многочисленные устройства содержат собственные источники электрического питания, использующие значительное число биполярных транзисторов и тиристоров средней и большой мощности, нуждающихся в их дополнительном охлаждении в виде внешних радиаторов для отвода избыточного тепла. Для их изготовления, кроме традиционных сплавов на основе алюминия, перспективными являются такие материалы, как полимеры с наполнителями высокой теплопроводности. Предлагается технология насыщения поверхности композитного материала, в которой используются нанокристаллы нитрида бора для снижения термического сопротивления на границе раздела. Установлено, что теплопроводящие свойства как вдоль, так и поперек волокон полимера по мере увеличения содержания нанокристаллической формы нитрида бора до 25 % увеличиваются и достигают значения 21,3 Вт/(м·К). Это значение более чем в два раза превышает возможный максимум коэффициента теплопроводности при отсутствии графенового слоя: 9,8 Вт/(м·К) при массовом содержании нитрида бора до 50 %. Благодаря своим характеристикам композитный материал на основе полимер/графена имеет перспективы в качестве материала для охлаждения устройств с высокой плотностью энергопотребления.

It is shown that numerous devices contain their own electrical power sources that use a significant number of bipolar transistors and thyristors of medium and high power, which require additional cooling in the form of external radiators to remove excess heat. For their manufacture, in addition to traditional alloys based on aluminum, materials such as polymers with fillers of high thermal conductivity are promising. A composite surface saturation technology is proposed that uses boron nitride nanocrystals to reduce thermal resistance at the interface. It has been established that the heat-conducting properties both along and across the polymer fibers, as the content of the nanocrystalline form of boron nitride increases to 25 %, they increase and reach a value of 21,3 W/(m K). This value is more than twice the possible maximum thermal conductivity coefficient in the absence of a graphene layer: 9,8 W/(m K) with a boron nitride mass content of up to 50 %. Due to its characteristics, polymer/graphene composite material has promise as a material for cooling devices with high energy density.

 роботизированная установка пожаротушения охлаждение процессора композитный материал нитрид бора оксид графена robotic fire extinguishing installation processor cooling composite material boron nitride graphene oxide

СП 160.1325800.2014. Здания и комплексы многофункциональные. Правила проектирования. М.: Минстрой, 2014. 21 с. SP 160.1325800.2014. Multifunctional buildings and complexes. Design rules. M.: Ministry of Construction, 2014. 21 p. Горбань Ю.И. Пожарные роботы и ствольная техника в пожарной автоматике и пожарной охране. М.: Пожнаука, 2013. 351 с. Gorban Yu.I. Fire robots and gun equipment in fire automatics and fire protection. M.: Pozhnauka, 2013. 351 p. Emerging flexible thermally conductive films: mechanism, fabrication, application / C.P. Feng [et al.] // Nano-Micro Lett. 2022. № 14. P. 127. Emerging flexible thermally conductive films: mechanism, fabrication, application / C.P. Feng [et al.] // Nano-Micro Lett. 2022. № 14. P. 127. High thermal conductivity of high-quality monolayer boron nitride and its thermal expansion / Q. Cai [et al.] // Sci. Adv. 2019. High thermal conductivity of high-quality monolayer boron nitride and its thermal expansion / Q. Cai [et al.] // Sci. Adv. 2019. Highly thermally conductiveyet electrically insulating polymer/boron nitride nanosheets nanocomposite films for improved thermal management capability / J. Chen [et al.] // ACS Nano 2019. № 13 (1). P. 337–345. Highly thermally conductiveyet electrically insulating polymer/boron nitride nanosheets nanocomposite films for improved thermal management capability / J. Chen [et al.] // ACS Nano 2019. № 13 (1). P. 337–345. Highly thermoconductive, thermostable and super-flexible film by engineering 1D rigid rod-like aramid nanofiber/2D boron nitridenanosheets / K. Wu [et al.] // Adv. Mater. 2020. № 32 (8). Highly thermoconductive, thermostable, and super-flexible film by engineering 1D rigid rod-like aramid nanofiber/2D boron nitridenanosheets / K. Wu [et al.] // Adv. Mater. 2020. № 32 (8). Effects of chemical bonding on heat transport acrossinter faces / M.D. Losego [et al.] // Nat. Mater. 2012. № 11. P. 502–506. Effects of chemical bonding on heat transport acrossinter faces / M.D. Losego [et al.] // Nat. Mater. 2012. № 11. P. 502–506. Control of a dual-cross-linked boron nitride framework and the optimized design of the thermal conductive network for its thermoresponsive polymeric composites / F. Jiang [et al.] // Chem. Mater. 2019. № 31. P. 7686–7695. Control of a dual-cross-linked boron nitride framework and the optimized design of the thermal conductive network for its thermoresponsive polymeric composites / F. Jiang [et al.] // Chem. Mater. 2019. № 31. P. 7686–7695. Challenges and solutions in surface engineering and assembly of boron nitride nanosheets / Z. Liu [et al.] // Mater. Today. 2021. № 44. P. 194–210. Challenges and solutions in surface engineering and assembly of boron nitride nanosheets / Z. Liu [et al.] // Mater. Today. 2021. № 44. P. 194–210. Construction of 3D skeleton for polymer composites achieving a high thermal conductivity / Y. Yao [et al.] // Small. 2018. № 14 (13). e1704044. Construction of 3D skeleton for polymer composites achieving a high thermal conductivity / Y. Yao [et al.] // Small. 2018. № 14 (13). e1704044. Plimpton S. Fast parallel algorithms for short-range molecular-dynamics // J. Comput. Phys. 1995. № 117. P. 1–19. Plimpton S. Fast parallel algorithms for short-range molecular-dynamics // J. Comput. Phys. 1995. № 117. P. 1–19. An ab-initio CFF93 all-atom force-field for polycarbonates / H. Sun [et al.] // J. Am. Chem. Soc. 1994. № 116 (7). P. 2978–2987. An ab-initio CFF93 all-atom force-field for polycarbonates / H. Sun [et al.] // J. Am. Chem. Soc. 1994. № 116 (7). P. 2978–2987. Exfoliated hexagonal boron nitride-based polymer nanocomposite with enhanced thermal conductivity for electronic encapsulation / Z. Lin [et al.] // Compos. Sci. Technol. 2014. № 90. P. 123–128. Exfoliated hexagonal boron nitride-based polymer nanocomposite with enhanced thermal conductivity for electronic encapsulation / Z. Lin [et al.] // Compos. Sci. Technol. 2014. № 90. P. 123–128. Directional xylitol crystal propagation in oriented micro-channels of boron nitride aerogel for isotropic heat conduction / M.A. Kashfipour [et al.] // Compos. Sci. Technol. 2019. № 182. Directional xylitol crystal propagation in oriented micro-channels of boron nitride aerogel for isotropic heat conduction / M.A. Kashfipour [et al.] // Compos. Sci. Technol. 2019. № 182. Highly thermally conductive graphene-based thermal interface materials with a bilayer structure for central processing unit cooling / Z.G. Wang [et al.] // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2021. № 13 (21). P. 25325–25333. Highly thermally conductive graphene-based thermal interface materials with a bilayer structure for central processing unit cooling / Z.G. Wang [et al.] // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2021. № 13 (21). P. 25325–25333. Qian X., Zhou J., Chen G. Phonon-engineered extreme thermal conductivity materials // Nat. Mater. 2021. № 20. P. 1188–1202. Qian X., Zhou J., Chen G. Phonon-engineered extreme thermal conductivity materials // Nat. Mater. 2021. № 20. P. 1188–1202.