研究开发超薄碳纳米管阻燃材料

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据物理学家组织网1月16日报道，通过在纳米尺度上采用一种独特的三明治结构，美国国家标准与技术研究院（NIST）的科学家开发出一种多壁碳纳米管材料，可大幅降低泡沫制品的可燃性。研究人员称，新技术有望将因软装饰引发的火灾减少三分之一。相关论文发表在专业期刊《固体薄膜》上。

由美国国家标准与技术研究院发明的这项新技术，将多壁碳纳米管与两种高分子材料像三明治一样组合在一起，并将这种3层材料连续叠加了4层。这种听起来相当“厚实”的纳米材料，实际上即便用“薄如蝉翼”来形容也绝不为过——其整体厚度还不到人类头发直径的百分之一。

在研究初期，负责该项目的材料科学家金延锡（音译）和里克·戴维斯为新材料设定了三个关键目标：泡沫材料多孔表面全覆盖、纳米管均匀分布、制造方法简单易推广。

为此，他们试验了多种材料，希望能改善耐火性能，延缓火焰蔓延，但性能都不够理想。在最后的测试中，他们选择了碳纳米管，但这种由碳原子构成的如同圆柱形铁丝网的材料，无法牢固附着在泡沫表面。为解决这一问题，他们选用了医用碳纳米管，这种材料在细胞培养中常被用来增加DNA分子的黏性。其特点是外部包裹有一层含有氮分子的氨基。这一选择最终被证明是正确的，医用碳纳米管能够均匀分布在阻燃材料当中，并牢固“抓住”与之接触的材料表面。此外，这种材料还充分利用了碳纳米管的快速散热能力。此外，即便遭遇极端高温，涂层中的碳纳米管被完全烧焦，这种焦灼层也具有稳定的阻燃结构，能够形成一个碳保护层，防止火焰继续蔓延。

戴维斯称，与目前在软装饰上常用的溴化阻燃剂相比，新技术的阻燃效果更好。覆盖这种碳纳米管阻燃材料的泡沫制品与未经处理的相比，易燃性降低了35%。如果能够得以广泛推广，新技术有望把软装饰所导致的火灾减少三分之一。