相比于普遍使用的添加型阻燃劑和反應(yīng)型阻燃劑等阻燃手段，防火涂層因其在不改變材料本身性能的前提下，為多種基材提供防火保護(hù)的能力，成為一種經(jīng)濟(jì)高效且更具通用性的阻燃方案。然而，由于缺乏合理的設(shè)計策略，開發(fā)出兼具高效阻燃性、強(qiáng)附著力和自修復(fù)功能的水性聚合物防火涂層依然面臨巨大挑戰(zhàn)。在自然界中，貽貝通過其豐富的兒茶酚基團(tuán)形成多種動態(tài)物理相互作用，并能夠自交聯(lián)生成不易燃的炭渣，從而表現(xiàn)出獨特的強(qiáng)粘附性、自修復(fù)性和優(yōu)異的炭化性能。這種特性為開發(fā)具有自愈合功能和強(qiáng)粘附力的高性能阻燃涂層材料提供了重要的啟發(fā)。
圖1. 以貽貝為靈感的防火涂料設(shè)計，通過基團(tuán)協(xié)同作用實現(xiàn)
圖2. 水觸發(fā)的自修復(fù)行為
圖4. EPS@PVHD7泡沫點火后自熄滅
EPS廣泛用于建筑隔熱領(lǐng)域，但表現(xiàn)出極度易燃的缺點，在此我們選擇其作為驗證PVHDx防火能力的基體材料；谝延械酿じ嚼碚摚锤哒掣綇(qiáng)度歸因于高內(nèi)聚能密度(CED)和界面粘附能(IAE)，通過分子動力學(xué)模擬計算解釋了PVHDx具有比作為對照的二元共聚物更強(qiáng)的黏附力，這也與單塔接拉伸剪切實驗結(jié)果相吻合。PVHDx對EPS的強(qiáng)附著力主要是由于其苯環(huán)與鄰苯二酚基團(tuán)之間的相互作用。因此，證明了PVHDx在EPS表面的適用性，且三種單體在提高PVHDx涂層的CED和粘接能力方面也具有協(xié)同作用(圖3)。
圖5.涂覆EPS泡沫的阻燃性能。
圖6. PVHD7涂層提供一般的防火保護(hù)。
PVHD7涂層對多種基材的防火保護(hù)。PVHD7處理后各類聚合物泡沫、木材和織物都更難被引燃，且表現(xiàn)出更低的熱釋放，更高的殘?zhí)柯。此外?/span>PVHD7同樣適用于不可燃基體，涂層處理能夠顯著減緩鋼材在持續(xù)灼燒過程中的升溫速率(圖6)。該阻燃涂層策略在不同基材上表現(xiàn)出很高的適用性，有望未來在建筑領(lǐng)域的廣泛運(yùn)用。
以上研究成果近期以“Mussel-Inspired, Self-Healing, Highly Effective Fully Polymeric Fire-Retardant Coatings Enabled by Group Synergy”為題，發(fā)表在《Advanced Materials》上。同濟(jì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院博士研究生馬哲文為文章第一作者，同濟(jì)大學(xué)鄭威研究員和澳大利亞南昆士蘭大學(xué)宋平安教授為論文的共同通訊作者。該研究工作得到了項目得到了國家自然科學(xué)基金、上海市浦江人才計劃、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項和澳大利亞研究理事會的支持。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202410453
- 福大林立森/新國大陳小元 Nature大子刊：當(dāng)手性水凝膠遇上細(xì)胞膜仿生-可術(shù)后空腔植入的生物雜化水凝膠如何調(diào)節(jié)腫瘤干細(xì)胞信號 2025-12-30
- KAUST王亞洲/Sahika Inal等連發(fā)兩篇 Adv. Mater.：有機(jī)電化學(xué)晶體管新進(jìn)展 2025-12-29
- 四川大學(xué)李建樹教授/羅珺副研究員團(tuán)隊 Mater. Today : 蜂蜜啟發(fā)的熱滯后粘合劑實現(xiàn)強(qiáng)而可逆的水下粘合 2025-12-29
- 西南交大王勇教授等 Macromolecules：受生物礦化啟發(fā)的超強(qiáng)韌自愈合水性聚氨酯彈性體 2025-10-03
- 深圳技術(shù)大學(xué)史濟(jì)東等 Carbon：基于石墨烯-納米纖維素復(fù)合薄膜的自修復(fù)應(yīng)變/濕度雙模傳感器的設(shè)計及在可穿戴呼吸監(jiān)測的應(yīng)用 2025-05-28
- 韓國KAIST應(yīng)鄔彬、寧波材料所朱錦 Macromolecules：紅海星啟發(fā)的水下自愈材料突破 2025-04-29
- 北理工陳煜/積水潭醫(yī)院李波 CEJ: 仿蝸牛粘液強(qiáng)粘附水凝膠髓內(nèi)釘止血涂層 2025-02-05
