紫外光固化聚合物分散灭火剂:面向高风险环境的可扩展阻燃技术

【字体: 时间:2025年07月31日 来源:Advanced Engineering Materials 3.3

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  为解决锂离子电池热失控引发的火灾风险,研究人员开发了一种新型紫外光固化聚合物分散灭火剂(PDEA)层。通过单步紫外诱导相分离技术,将灭火剂(EA)自发形成液滴嵌入环氧基质,实现优异阻燃性能。含30 wt% EA的样品使背表面升温至100°C延迟150秒,最高温度降低60°C以上。该技术兼具高效性、工艺简便和成本优势,为电池外壳等高危环境提供创新解决方案。

  

锂离子电池的安全性始终是重大挑战,热失控(thermal runaway)可能引发灾难性火灾。这项突破性研究展示了一种通过紫外光(UV)诱导相分离一步制备的聚合物分散灭火剂(PDEA)层,摒弃了传统高温工艺。在UV固化环氧树脂基质中,灭火剂(EA)自发形成微滴结构,赋予材料卓越阻燃特性。

深入分析揭示了EA含量与材料性能的密切关联,包括光学特性、热力学行为、机械强度和阻燃效能。当EA含量达30 wt%时性能最优——与纯环氧树脂相比,能使材料背表面达到100°C的时间延迟150秒,最高温度骤降超过60°C。其核心机制在于EA微滴的爆裂释放,有效抑制火焰蔓延并阻断热量传递。

这项技术相较传统阻燃材料展现出三大革命性优势:增强的防火效能、简化的制备流程(无需高温处理)以及显著的成本效益。特别适用于电池外壳等高风险场景,为下一代安全材料设计提供了全新范式。研究团队特别指出,该PDEA层在保持结构完整性的同时,实现了主动式火灾抑制功能,这种"材料自响应"特性在应急防护领域具有广阔应用前景。

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