随着科技的发展和人们生活水平的提高，大量轻质易燃材料在生产生活中广泛应用，给人们带来便利的同时，也带来了潜在的火灾威胁。阻燃剂的使用可以延缓火灾的发展和蔓延，但无法主动控制和扑灭火灾。赋予材料温度响应特性，使其能够主动感知外界温度，在火灾早期发出警报信号，可以防火于未燃，从根本上预防和杜绝火灾发生。因此，为了避免火灾的发生，迫切需要开发兼具优异阻燃性能和火灾预警功能的智能防火材料。

  易燃材料的火灾防控是一个全球性的难题，它伴随着人类的整个文明史。目前，火灾防控策略主要包括被动的阻燃防火和主动的火灾预警。阻燃防火主要是通过添加阻燃剂来实现，往往是在火灾发生后发挥作用，延缓火灾的发展和蔓延，但仍不可避免地造成损失。而火灾预警技术可以将火灾的防范提前到易燃材料的早期异常升温阶段，将火灾扼杀在萌芽时期或为人们提供更多撤离或救援时间，有效减少财产损失和人员伤亡。所以，为了进一步提高易燃材料的防火安全性，将阻燃防火和火灾预警功能结合，制备兼具优异阻燃性能和灵敏火灾预警功能的智能防火材料，是未来的一个重要发展方向。

图1 热电效应原理示意图

（图片来源：网络）

  最近，华南理工大学赖学军教授和曾幸荣教授课题组在制备具有高热电势智能防火材料方面取得重要进展。这项工作以丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、聚二烯丙基二甲基氯化铵、氯化钙和水等为原料，通过热引发自由基聚合制备了多功能高热电势阻燃离子水凝胶。由于离子水凝胶中的阴阳离子会在温度梯度作用下定向迁移，而阴阳离子的迁移速率不同，使得冷热两端堆积的阴阳离子比例不同，从而在冷热两端产生巨大的电势差。引入离子热电效应，使智能防火材料的热电势提高到3 mV/K，遇火时产生的报警信号超过100 mV，是之前报道的热电型智能防火材料的数十倍，并能在4秒左右触发报警系统。 

图2 高热电势智能防火离子水凝胶的设计思路与性能展示（图片来源：Journal of Materials Chemistry A） 

图4 智能防火离子水凝胶包覆木材的火灾预警性能（图片来源：Journal of Materials Chemistry A）

  该离子水凝胶还具有优异的阻燃性能。离子水凝胶自身在酒精灯下灼烧120s，仍无法被引燃，离火马上自熄。此外，将离子水凝胶包覆于木材上，木材的阻燃性能也显著提升。即使在含氧量为80%的环境中，包覆了离子水凝胶的木材燃烧的速度和剧烈程度也远低于纯木材在28%氧含量下燃烧。在垂直燃烧产生中，离子水凝胶有效阻止火焰的蔓延，对木材起到良好的阻燃保护作用。 

图5 智能防火离子水凝胶包覆木材的阻燃性能（图片来源：Journal of Materials Chemistry A）

  该工作为制备下一代智能防火多功能材料提供了新思路。

  论文题目：A high-thermopower ionic hydrogel for intelligent fire protection

  作者：Changcheng Jiang, Xuejun Lai*, Zhengzhong Wu, Hongqiang Li, Xingrong Zeng*, Yinan Zhao, Qingtao Zeng, Jiefeng Gao and Yurong Zhu

  原文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/TA/D2TA05737A

  DOI：10.1039/d2ta05737a

  课题组网站：https://www2.scut.edu.cn/zxr/main.htm