曹承飞

澳大利亚南昆士兰大学王浩教授团队与中国科学技术大学余彬研究员合作，利用了水溶性多氨基小分子HCPA改性氧化石墨烯(GO)纳米片，得到了综合性能优异的氧化石墨烯基智能火灾预警/防火材料(GO/HCPA)。基于“一石三鸟”的设计思路，HCPA在GO网络中扮演三重角色(交联剂、阻燃剂和还原剂)。制备得到的GO/HCPA薄膜网络的力学性能显著提高，相比于纯的GO薄膜，优化后的复合薄膜的拉伸强度和韧性分别提高了~2.3倍和~5.7倍。更重要的是，基于P/N掺杂以及对GO网络的促进热还原作用，GO/HCPA展示了优异的高温耐受性(~1200 ℃火焰进攻60 s后，结构仍保持完整)、超快的火灾预警响应时间(~0.6 s)和超长持续预警时间(>600 s)，综合性能明显优于已报道的大多数GO-FAS材料。此外，基于GO/HCPA网络构筑具有高界面粘附性和疏水功能的防火涂层能够极大提升硬质聚氨酯泡沫的阻燃性能，制备得到的阻燃泡沫的热释放速率峰值(pHRR)可降低约60%，极限氧指数(LOI)可达36.5%，展示了在火安全领域良好的应用前景。该工作为设计和制备理想的FAS材料和防火涂层提供了新的思路。