2019 yılında, malzeme bilimi ve mühendisliği profesörü Eric Appel liderliğindeki Stanford Üniversitesi araştırmacılarından oluşan bir ekip, bitki örtüsüne uygulanarak orman yangınlarına karşı uzun süreli koruma sağlayabilecek bir hidrojel geliştirdi. Yeni bir çalışmada, malzemeyi yıllarca geliştirdikten sonra Appel ve ekibi, jelin ahşap yapılara benzer bir koruma sağlayıp sağlayamayacağını ve sağlayabilirse nasıl sağlayacağını görmeye karar verdi.
Laboratuvar testlerinde, araştırmacılar bunun gerçekten de mümkün olduğunu buldular. Bunun nedeni, su bakımından zengin hidrojeldeki tüm sıvı yandıktan sonra, bileşikte kalan silikanın onu ısıyı dağıtmaya ve altındaki ahşabı korumaya devam edebilecek güçlü, gözenekli bir aerojel köpük haline getirmesiydi.
Appel, "Bu platformla yıllardır çalışıyoruz," dedi. "Bu yeni gelişme biraz tesadüfi oldu — bu jellerin kendi başlarına nasıl davranacaklarını merak ediyorduk, bu yüzden bir parça tahtaya biraz ezdik ve laboratuarda bulunan bir meşaleden çıkan alevlere maruz bıraktık. Gözlemlediğimiz şey, jellerin bir aerojel köpüğüne dönüştüğü bu süper havalı sonuçtu."
Su bakımından zengin sakızımsı maddeler olan hidrojellerin aksine, aerojeller kuru, dayanıklı ve gözeneklidir. Süper güçlü şeffaf tuğlalara dönüştürülmüş, havadan su toplamak için kullanılmış ve şimdiye kadar üretilen en hafif ses yalıtım malzemesi haline getirilmiştir. Aerojeller ayrıca ısıya karşı mükemmel direnç özelliklerine sahiptir, bu nedenle genellikle uzay araştırmaları ile ilgili uygulamalarda kullanılırlar.
Appel'in ekibi aerojel ile hidrojelin en iyi özelliklerini birleştirerek etkileyici sonuçlar elde etti. Testlerde, birleşik jel, 90 saniyeden daha kısa süren mevcut bir yanmaz jelin aksine, yedi dakikadan daha uzun bir süre doğrudan aleve karşı koyabildi.
Araştırmacılar ayrıca mevcut yangına dayanıklı jellerin uygulandıktan yaklaşık 45 dakika sonra kuruyup işe yaramaz hale geldiğini söylüyor. Ancak yeni malzemelerinde, silika aerojel yıkanana kadar geride kaldığı için, kaplama yaklaşan bir orman yangınından çok önce uygulanabilir ve alevler geldiğinde hala koruma sağlayabilir.
Appel, "Geleneksel jeller kuruduktan sonra işe yaramıyor" diyor. "Malzemelerimiz ateşe maruz kaldığında bu silika aerojeli oluşturuyor ve tüm su buharlaştıktan sonra işlenmiş yüzeyleri korumaya devam ediyor. Yangın geçtikten sonra bu malzemeler kolayca yıkanabilir."
Appel ayrıca jellerinin çevre dostu olduğunu ve yalnızca ABD Ormancılık Servisi tarafından kullanım için onaylanmış malzemelerden oluştuğunu belirtiyor. Sonunda yıkandığında, aerogel toprak mikropları tarafından kolayca parçalanır.
Appel, "Hem insanlar hem de çevre için güvenlidirler" diyor. "Daha fazla optimizasyona ihtiyaç duyulabilir, ancak umudum bu jellerin pilot ölçekli uygulamasını ve değerlendirmesini yapabilmemiz ve böylece bir yangın çıktığında kritik altyapıyı korumaya yardımcı olmak için kullanabilmemizdir."
Araştırma Advanced Materials dergisinde yayımlandı.