材化学院汤龙程教授团队基于蒙脱土与PNO纳米复合材料研制出新型智能循环火灾报警传感器

近日，我校材料与化学化工学院汤龙程教授团队设计研发的一种纳米复合材料在循环阻燃智能预警等方面取得新进展，相关研究成果以题为“Intelligent cyclic fire warning sensor based on hybrid PBO nanofiber and montmorillonite nanocomposite papers decorated with phenyltriethoxysilane”发表于国际知名期刊Journal of Colloid and Interface Science（IF=9.965）上。

当前，为预防和避免可燃材料的严重火灾风险，大量基于石墨烯的纳米预警材料和传感器被开发。然而，这些材料和传感器仍有一些局限性，例如石墨烯基火灾预警材料的黑色颜色、高成本和单一的火灾预警响应，致使其难以实现商业化应用。因此，亟需开发兼具颜色浅、成本低和可快速循环预警的主动式智能火灾报警材料及传感器。

基于此，汤龙程教授团队报道了一种独特的蒙脱石（MMT）基智能火灾预警材料，通过溶胶-凝胶工艺和低温自组装方法，将苯基三乙氧基硅烷（PTES）分子、聚对苯撑苯并双噁唑纳米纤维（PBONF）和多层MMT复合形成硅烷交联的3D纳米网络系统，设计和制备了PTES修饰的MMT-PBONF纳米复合材料。该材料具有稳定的火灾循环预警性能和优异的阻燃性能。

研究发现，优化后的纳米复合纸具有良好的机械柔韧性（捏合或弯曲后恢复良好）、~81MPa的高拉伸强度和良好的耐水性。此外，纳米复合薄膜表现出良好的阻燃性能（燃烧120秒后结构和尺寸几乎不变）、灵敏的火焰警报响应（一旦暴露在火焰上约0.3秒的响应）、循环火灾警报性能（>40个循环）以及对复杂环境的适应性火灾情况（多种火灾袭击和疏散场景），显示出监测可燃材料的临界火灾风险。这项工作为设计与制造兼具火灾报警和防火功能的新型MMT报警材料和传感器提供了的新途径。

课题组本科生胡雯瑜和硕士研究生俞柯欣为文章并列第一作者，汤龙程教授为文章的通讯作者。研究工作获得国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、山东省自然科学基金等的联合资助。