西华大学陈明军教授团队《自然·通讯》发表突破性研究：开发出“主动灭火”高分子材料

西华大学陈明军教授团队《自然·通讯》发表突破性研究：开发出“主动灭火”高分子材料

西华大学陈明军教授课题组与四川大学赵海波教授合作，在易燃高分子材料的阻燃研究领域取得突破性进展。他们提出了一种创新的“主动灭火”策略，通过催化聚合物在燃烧前自裂解并释放二氧化碳，实现材料的离火自熄。这一研究成果近日发表在国际顶级学术期刊《自然·通讯》上。

传统阻燃策略通常依赖于添加大量含有卤素、磷、氮、硼、硅等元素的阻燃剂，这些阻燃剂通过分解产生活性自由基、惰性气体或形成保护性炭层来抑制燃烧。然而，这种方法往往需要大量阻燃剂，这不仅会恶化材料的力学性能，还可能加剧毒性烟气的释放。

针对这一难题，陈明军教授团队提出了一种全新的解决方案。他们利用钾离子催化传统软质聚氨酯泡沫材料的氨基甲酸酯基团和聚醚链段重排，在材料大量分解前的较窄温度范围内（260~320°C），催化聚氨酯快速自裂解产生大量二氧化碳。这种“主动灭火”机制不仅实现了离火自熄，还有效降低了毒性气体如一氧化碳、氢氰酸和氮氧化物的浓度。

实验结果显示，仅需添加1.05 wt%的甲酸钾，就能使软质聚氨酯泡沫的极限氧指数显著提升至26.5%，被点燃时间增加927%，烟毒性大幅降低95%。更令人惊喜的是，这种阻燃策略并不牺牲材料的力学性能。相反，少量（约1 wt%）钾盐的加入还能增强材料的拉伸强度和韧性，同时维持其压缩强度和形变回复率。

这一突破性研究为易燃高分子材料的火安全性能提升提供了新的思路。与传统被动阻燃方式相比，这种“主动灭火”策略具有明显优势：它不仅有效减少了阻燃剂的使用量，降低了材料成本，还显著提高了阻燃效率，减少了烟气毒性。这一创新技术有望广泛应用于各种易燃材料中，为未来的消防安全提供新的技术支持。

《自然·通讯》是Nature系列期刊中的S级子刊，专注于某一特定领域的研究，并且大部分Nature子刊都能代表该研究领域的先进水平，影响因子较高。据统计，在CNS三大期刊中，就子刊数量而言，Nature已超过了 Cell和Science之和。陈明军教授的这一科研成果在该期刊发表，充分体现了其研究的重要性和创新性。