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科学家开发出新型纳米材料带来控制火灾的新方法

文章来源：cnBeta.COM 更新时间：2023-08-21 15:25:25

高温火焰对于生产多种材料至关重要。然而，控制火焰及其与目标材料的相互作用是一项挑战。科学家们现在已经开发出一种方法，利用分子薄保护层来控制火焰的热量与材料的相互作用--驯服火焰，让用户能够精细调整加工材料的特性。

有关这项工作的论文通讯作者、北卡罗来纳州立大学材料科学与工程教授马丁-修（Martin Thuo）说："火是一种宝贵的工程工具--毕竟，高炉只是一种强烈的火。然而，一旦起火，往往很难控制它的行为。"

"我们的技术被称为反向热降解（ITD），在目标材料上覆盖一层纳米级薄膜。薄膜会随着火的热度而变化，并调节能够进入材料的氧气量。这意味着我们可以控制材料的升温速度，进而影响材料内部发生的化学反应。基本上，我们可以微调火焰改变材料的方式和位置"。

下面是 ITD 的工作原理。首先是目标材料，如纤维素纤维。然后在纤维上涂上一层纳米厚的分子。然后将涂层纤维暴露在强烈的火焰中。分子的外表面很容易燃烧，使附近的温度升高。但分子涂层的内表面会发生化学变化，在纤维素纤维周围形成一层更薄的玻璃层。这层玻璃限制了进入纤维的氧气量，防止纤维素爆燃。相反，纤维会冒烟--从里到外慢慢燃烧。

Thuo说："如果没有ITD?；げ?，用火焰灼烧纤维素纤维只会导致灰烬。有了保护层，最终就会形成碳管。我们可以设计?；げ悖缘髡酱锬勘瓴牧系难跗?。我们还可以设计目标材料，以产生理想的特性。"

研究人员利用纤维素纤维进行了概念验证演示，以生产微尺度碳管。

研究人员可以通过控制纤维素纤维的大小来控制碳管管壁的厚度；通过向纤维中引入各种盐类（进一步控制燃烧速度）；以及通过改变通过保护层的氧气量来控制碳管管壁的厚度。

Thuo说："我们已经想到了几种应用，并将在今后的研究中加以解决。我们也愿意与私营部门合作，探索各种实际用途，例如开发用于油水分离的工程碳管--这对工业应用和环境修复都很有用。"

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