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华南理工ACS AMI：多功能MXene/壳聚糖涂层棉织物，用于智能防火
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详细介绍


一、文章概述

物联网时代迫切需要多功能智能防火棉织物。近日，华南理工大学Xingrong Zeng、Xuejun Lai老师研究团队通过生态环保的逐层组装方法在织物上涂覆MXene纳米片和羧甲基壳聚糖（CCS），从而开发了一种具有温度感应、防火、压阻和焦耳加热性能的新型防火安全棉织物（称之为MXene/CCS@CF）。相关研究工作以题为“Multifunctional MXene/Chitosan-Coated Cotton Fabric for Intelligent Fire Protection”发表在国际知名学术期刊ACS Applied Materials & Interfaces (IF=8.758)上，小编此前也在想既具有柔性传感，又具有耐高温、阻燃功能的材料，它的应用前景在哪？这个工作给出了一个答案，实际应用中要考虑与该材料集成的电路及其他电子器件也要具有耐高温性，期待后续的开发。在该工作中，得益于MXene纳米片的热电特性和高电导率，MXene/CCS@CF具有精确的、宽范围的温度感测性能。当燃烧时，该织物会在不到10秒的时间内反复触发火灾预警系统。更重要的是，由于MXene和CCS之间的协同碳化作用，MXene/CCS@CF具有出色的阻燃性。垂直燃烧试验后，MXene/CCS@CF的极限氧指数高达45.5％，焦炭长度仅为33 mm。同时，其峰值放热率降低了66％以上。此外，所获得的织物可以检测各种人体运动。此外，可控制的焦耳加热性能使该织物可用于极端寒冷的天气。这项工作为制造下一代高防火、安全的棉织物提供了一种简便的方法，展示了在消防、家庭自动化和智能交通中的应用前景。


二、图文导读


方案1. MXene/CCS@CF的设计策略；MXene/CCS@CF的应用示意图，包括温度感应、火灾预警、阻燃性、压阻感应和焦耳加热性能。


图2.（a）不同CCS含量的MXene/CCS@CF的电导率。

实时电阻变化（b）在1.5％至4.5％的不同应变范围内，并模拟了不同的应用情况（c）敲击、（d）手指弯曲、（e）手腕弯曲和（f）行走。

结果表明，MXene/CCS@CF可以监视各种人体运动，从而提供有关人体健康信息和设备运行状况的反馈。


图3.（a）电压-电流曲线，（b）MXene/CCS@CF-4的焦耳加热性能。

（c）MXene/CCS@CF-4在3.5 V下的循环电加热性能的时间-温度曲线。

（d）MXene/CCS@CF-4在3.5 V下的30、60、90和120 s的红外热像仪快照。

结果表明，可控制的焦耳加热使得MXene/CCS@CF可以在极端寒冷的天气中使用以保持温暖。


三、论文信息


Multifunctional MXene/Chitosan-Coated Cotton Fabric for Intelligent Fire Protection

ACS Applied Materials & Interfaces (IF=8.758)

Pub Date : 2021-05-05

DOI: 10.1021/acsami.1c05222

Binglin Wang, Xuejun Lai, Hongqiang Li, Changcheng Jiang, Jiefeng Gao, Xingrong Zeng*

School of Materials Science and Engineering, Key Lab of Guangdong Province for High Property and Functional Polymer Materials, South China University of Technology, No 381, Wushan Road, Tianhe District, Guangzhou 510640, China

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