穿在身上的火災預警器｜|西科教授及其團隊再被國際頂級期刊報導

近日, 化學工程領域頂級國際期刊《Chemical Engineering Journal》報導了西安科技大學化學與化工學院屈孟男教授團隊在可穿戴式多功能導電超浸潤材料製備及其在火災探測和預警方面應用的研究成果。

獨闢蹊徑 交叉融通——新型超浸潤材料的製備

易燃材料引發的火災是最常見的威脅環境安全和社會安全的主要災害之一。迄今為止，預防易燃材料引發的火災隱患主要有兩種策略：一種是對易燃物進行阻燃改性，另一種是對易燃物的早期高溫預警。在早期高溫預警中，煙霧探測器已廣泛用於室內火災風險的監控。然而由於煙霧產物擴散速度慢導致普通煙霧探測器探測響應時間較長，且無法用於室外複雜氣候和材料無煙充分燃燒等情況，難以實現高效的火災探測和預警等功能。因此，開發可適應於各種苛刻環境，對易燃物可快速探測的新型多功能高溫預警傳感器是環境安全領域中的一項重大挑戰。

基於以上現狀，我校化學與化工學院仿生功能界面材料研究團隊結合學校化學工程學科優勢與安全工程專業特色，提出了發泡阻燃劑驅動的電阻型火災預警/探測的方法。該方法首次將超浸潤材料的自清潔性能、阻燃材料的防火耐高溫性以及智能材料的傳感性能這三種不同領域的重要特性同時賦予一種柔性織物，製備了新型超浸潤材料。

該多功能超浸潤材料製備過程

穿在身上的火災預警器

超浸潤材料是當前材料領域的一個研究熱點，但其性能單一、適用範圍較窄這些缺點大大阻礙了超浸潤材料的廣泛應用。該團隊在研究中，不斷拓寬超浸潤材料的實際應用，通過在織物表面沉積功能納米粒子，成功製備了可穿戴的多功能高溫及火災預警傳感材料。該傳感材料的製備方法簡便，成本低廉， 並且具有出色的超疏水和超疏油性、優異的柔韌性和良好的阻燃性，可適用於極度潮溼的多種惡劣環境。

新型可穿戴超浸潤材料可快速感應火焰的發生，響應時間在2秒以內。與傳統煙霧火災探測器相比，基於該材料的預警傳感器具有耐候、快速、實時、綠色、阻燃等特點，可以高效探測和預防突發火災等重大安全隱患，克服了傳統煙霧探測器響應時間長、無法適用室外複雜惡劣環境和早期預警差等缺點。在建築、礦山、交通、軍事、森林等領域的火災監控和預防方面具有良好的應用前景。

該可穿戴式超浸潤材料的性能展示

打開新世界的大門

新型材料的製備，創造性之處在於首次將超浸潤材料的自清潔性能、阻燃材料的防火耐高溫性以及新型智能材料的傳感性能同時賦予柔性織物，另外與傳統煙霧探測器相比，該材料具有靈敏的火焰檢測與響應性能，這也打開了超浸潤材料應用的新大門。

該傳感材料作為一種柔性器件，可以被編織在智能紡織品內部，應用於高溫熱輻射環境中消防員熱反應的檢測與機理研究，如消防員熱應激的實時評估，從而確定消防員救援最大工作時間等，並促進新型高性能智能防護服材料的發展。同時，作為傳感核心部件，可以應用於在室內或室外的火災報警器，實現對各種苛刻環境的火災檢測。

基於該可穿戴式超浸潤材料的應用示例

屈孟男教授和王嘉鑫參加國際學術會議

被《Chemical Engineering Journal》報導的該論文第一作者是西安科技大學礦業工程專業2019級博士研究生王嘉鑫。屈孟男教授和何金梅副教授為該論文的通訊作者。正是他們所帶領的仿生功能界面材料研究團隊給了像王嘉鑫這樣的同學一個學習、科研、奮鬥的平臺。近年來，該團隊在將礦物材料應用於超浸潤材料的製備方面取得了一系列研究成果，這些研究也是結合西安科技大學的學科優勢和特色，在礦物工程領域開展對礦物的新型高效利用加工的創新性嘗試和探索。該系列研究成果被國際學術期刊多次報導。

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註：文章內容來自西安科技大學官微