歐愷

記者4月11日從中國科學技術大學獲悉，該校俞書巨集院士團隊提出新策略，製備出仿珍珠母氧化鋁-氰酸酯複合材料，兼有早期火災主動預警和被動式阻燃的雙重功能。相關成果已發表於《國家科學評論》。

當下，在航空航太、建築和汽車製造等領域，兼具強度與韌性的高性能仿生結構材料被廣泛應用。然而，這種材料中有機成分固有的熱穩定性限制了其整體高溫性能。

為應對這一挑戰，通常需要引入火災報警和阻燃系統，但系統的複雜性增加將會影響其可靠性。因此，開發兼具主動早期火災預警和被動阻燃的多功能結構材料具有重要的實際意義。

中國科大研究團隊通過可控的固溶反應合成了鉻原子摻雜的氧化鋁微米片，這些微米級組裝基元表現出獨特的可逆熱致變色特性。同時，該原子級摻雜策略同步實現了固溶強化效應，與仿珍珠母多級結構設計協同作用，使仿生複合材料具有高彎曲強度和高斷裂韌性的機械性能。

經過機器學習，製備出的這種仿生複合材料在250℃時的回應時間為9秒，適用於早期火災預警。此外， 它的新型結構可有效阻礙氧氣的傳導，實現50%的極限氧指數，從而賦予了仿生複合材料優異的阻燃性能。該材料在保持優異機械性能的基礎上，通過集成早期火災主動預警與被動式阻燃雙重功能，構建了主動-被動協同防護體系，從而成為兼具結構承載與智慧防護功能的多功能材料，在智慧火災預警系統領域展現出廣闊應用前景。

研究人員介紹，這項工作展示了結構設計與功能設計的有效結合，實現了主動早期火災預警和被動阻燃協同作用機制，為複雜惡劣環境下新一代智慧火災預警系統的高性能結構材料開發提供了一種嶄新的途徑。(記者 陳婉婉)