朱英杰團(tuán)隊(duì)研制出新型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警耐火壁紙

朱英杰團(tuán)隊(duì)研制出新型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警耐火壁紙

壁紙具有色彩多樣、圖案豐富、綠色環(huán)保、使用方便、價(jià)格適宜等優(yōu)點(diǎn)，在房屋的室內(nèi)裝修中越來越受到人們的青睞。然而，目前市場(chǎng)上很多壁紙易燃燒，具有安全隱患。另一方面，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)對(duì)于火災(zāi)預(yù)警和救援至關(guān)重要，如果能將火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)集成在壁紙上，就能夠及時(shí)發(fā)出火災(zāi)警報(bào)，避免造成人員和財(cái)產(chǎn)損失。


最近，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員朱英杰帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)在新型無機(jī)耐火紙的研究工作基礎(chǔ)上，成功研制出新型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警耐火壁紙。

新型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警耐火壁紙是由羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線作為原料制成的耐火紙以及氧化石墨烯溫敏傳感器兩部分構(gòu)成的。氧化石墨烯在室溫下不導(dǎo)電，但遇到火災(zāi)后，火焰產(chǎn)生的高溫可去除氧化石墨烯中的含氧基團(tuán)，使其由不導(dǎo)電轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)，這樣就可以觸發(fā)報(bào)警裝置，在發(fā)生火災(zāi)的第一時(shí)間自動(dòng)發(fā)出火災(zāi)警報(bào)。


研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展的制備方法很簡(jiǎn)單，只需通過在耐火紙表面涂覆氧化石墨烯水分散液，然后連接金屬導(dǎo)線作為電極，就可制備出氧化石墨烯溫敏傳感器。但是，存在的問題是氧化石墨烯易燃燒，在火災(zāi)中報(bào)警只能持續(xù)幾秒鐘，不能長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)地工作。研究團(tuán)隊(duì)通過采用聚多巴胺對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行表面修飾，大大提高了氧化石墨烯溫敏傳感器的靈敏度和阻燃性能，使傳感器具有低的熱響應(yīng)溫度(126.9℃)、快速響應(yīng)時(shí)間(2秒)和較長(zhǎng)的持續(xù)報(bào)警時(shí)間(5分鐘以上)。溫敏傳感器尺寸小，可以在耐火紙的任何位置上制備，例如將其放在耐火紙的背面，在火災(zāi)中耐火紙對(duì)傳感器可以起到保護(hù)作用，而且不會(huì)影響美觀。

相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于國(guó)際期刊《美國(guó)化學(xué)會(huì)-納米》(ACS Nano,2018，12,3159–3171)，并入選“美國(guó)化學(xué)會(huì)編輯們選擇的論文”(ACS Editors’Choice)。美國(guó)化學(xué)會(huì)經(jīng)過大約500名期刊編輯的提名推薦，每天從其出版的全部63種期刊中選定1篇具有重大科學(xué)意義的優(yōu)秀論文入選“編輯們選擇的論文”（入選率低于1%），成為永久免費(fèi)閱讀文獻(xiàn)，并發(fā)布到美國(guó)化學(xué)會(huì)主頁上，以頭條和圖片的形式滾動(dòng)播放一周。


《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》（JACS）主編Peter Stang指出，理想情況下編輯推薦的每一篇論文都會(huì)包含使該領(lǐng)域的固有模式發(fā)生轉(zhuǎn)變的新概念。3月19日美國(guó)化學(xué)會(huì)Chemical&Engineering News對(duì)該研究工作做了專題報(bào)道。多個(gè)國(guó)外媒體和雜志也對(duì)該研究進(jìn)行了報(bào)道。


新型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警耐火壁紙具有優(yōu)異的耐高溫和耐火性能，可耐1000℃以上的高溫，在一般的火中不管灼燒多長(zhǎng)時(shí)間都不會(huì)燃燒。此外，新型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警耐火壁紙環(huán)境友好，其主要成分羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線是典型的生物材料，生物相容性好，可用于人體骨缺損修復(fù)，特別適合于與人體近距離接觸的日常生活應(yīng)用；其柔韌性好，可以做成各種所需形狀，也可以染成各種顏色，還可以打印或印刷各種彩色圖案和文字，制成優(yōu)美的新型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警耐火壁紙。


目前，該研究團(tuán)隊(duì)正在探索低成本量產(chǎn)技術(shù)，希望能盡快將新型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警耐火壁紙產(chǎn)業(yè)化。未來，新型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警耐火壁紙或許能夠成為商品進(jìn)入普通百姓的家中。


相關(guān)研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委和上海市科委等資助。

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