"东方香蒲纤维全生物质气凝胶：兼具卓越阻燃性与早期火灾预警功能的新型环保材料"

本文创新性地以东方香蒲纤维(TOFs)为基底，通过保留纤维素和木质素的双组分结构，与生物质阻燃剂植酸铵(AP)交联，成功制备出密度仅48 mg/cm3的全生物质气凝胶。该材料不仅获得UL-94 V-0级阻燃认证和78%极限氧指数(LOI)，更具备1.5小时持续火灾预警能力和30次可重复使用特性，为发展兼具环境友好与火灾防护功能的智能材料提供了新范式。

　　

材料与方法

原始东方香蒲纤维(PFs)采自中国白洋淀。采用TEMPO法获得的纤维素纳米纤维悬浮液(1.25 w%)购自天津木精灵生物技术有限公司。植酸(PA, 50%水溶液)和氨水(25%)分别购自上海阿拉丁生化科技和天津科密欧化学试剂公司。

预处理工艺研究

图1a展示了预处理过程中TOFs的形态变化：初次处理纤维(FPFs)保留了完整纤维结构，而二次处理纤维(SPFs)因木质素脱除导致结构坍塌。SEM图像(图1b-d)证实FPFs与原始PFs形态相似，表面粗糙度显著高于SPFs。XRD分析显示FPFs同时具备纤维素Iβ型(2θ=22.6°)和木质素特征峰(2θ=16.2°)，而SPFs仅保留纤维素特征峰。

结论

通过氢键作用将FPFs与植酸铵(AP)复合，成功构建了具有火灾预警功能的T8CP8全生物质气凝胶。该材料在燃烧时形成稳定的磷掺杂炭层结构，既能抑制火焰蔓延(热释放速率降低62%)，又能在遇火0.8秒内触发警报，持续预警时间达90分钟。30次循环测试后仍保持83%的预警灵敏度，展现了其在智能防火领域的应用潜力。

作者贡献声明

Chang Wang：实验设计、论文撰写与修改；Min Hu：数据采集与分析；Yanji Wu：数据处理；Haiyun Ma：研究构思与资源支持；Jianzhong Xu：项目指导与理论框架构建。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本研究结果的财务或个人利益冲突。