您当前所在位置：首页 > 资讯信息 > 科研动态
三维泡沫石墨烯光热电效应打造紫外-微波超宽谱光电探测器
发布时间：2020-09-03     作者：harry   分享到：

从远古传说世纪到今晚，木经常被中用造成公路桥梁、室内、六层和家具厂等的结构的。与返排、沥青水泥地面土和另一钢结构的产品板材的造成的工艺优于，木精加工不仅能削减了燃料消耗脂肪，并且可能其生态环保性性能指标而对碳踪迹导致了乐观的荣誉奖。然而具备着他们性能指标，但可能其高火情高风险，木在中国中国目前钢结构的产品该行业仍面对的挑战。时段推移中国中国目前市场经济对扑火体系的提升，更快的**的扑火效果赢得了尽可能加快，上火温差的提高和的结构的板材的延长时段成为了进的一步调理中国中国目前钢结构的产品消防队可靠问題的有一个有想让的朝向。然而几乎数仍然的科研首要集中化在消减木在丙烷燃烧方式中的放热的率（HRR），但都不有**的办法来辅助延长木上火的报道范文。

防潮性好剂采用耐腐蚀体现或算作机械第一道防线，在暴炸，热解或烈焰蔓延到期间里电磁干扰烧燃过程中。在原木中增加防潮性好剂都可能提生好产品的耐火性，而就不会葬送木好产品的核心的优势。其实卤化和磷有机酸防潮性好剂都可能**变低HRR并提生原木的耐火性，同时有害物卤化好产品诱发的学习环境风险存在着从未存在着难题。相同，有机防潮性好剂更绿色的，更比较合适可将持续适用。太多半有机防潮性好剂均还还包括出众的的阻气能力，分为超轻超轻粘土，超轻超轻粘土纳米级纸，二被腐蚀硅，二被腐蚀钛，碳酸氢钙和镁铝氢被腐蚀物。想一想采用使外表电绝缘并延长原木的热转换来变低原木的HRR。既使，鉴于其各向女同性的热膨胀方式在火左右造成集中化的热通量，一般的有机防潮性好剂一般而言在挺高打火，耐磨性方向效用有限制的。梦想地，主要用于防水防火原木的有机防潮性好剂应在纳米涂层的空间图形内还还包括较高的导电性，而在径直于该空间图形的方积极向上还还包括较低的导电性，所以变低原木的阀值气温，所以提生打火，耐磨性。


【成果简介】


美国马里兰大学胡良兵教授提出了一种简单而可扩展的方法，通过将致密化处理与厚度为30 µm的纳米层状六方氮化硼（h-BN）涂层相结合来形成木材，从而形成所谓的BN致密化木材，从而提高了木材的耐火性。致密化已被证明可**地增强木材的阻燃性能，因为它在暴露于火焰时会自动形成木炭层，从而起到**的隔热和隔氧作用。此外，与其他无机阻燃纳米材料不同，已知2D h-BN片材可形成具有各向异性热性能的层状结构，并显示出良好的尺寸稳定性，理想的耐腐蚀性和抗氧化性能，在防火方面具有吸引力不仅可以降低HRR，还可以增强点火性能。如文献报道，h-BN在平面内和贯通平面方向上的热导率分别为390和2 W/m/K。得益于h-BN的各向异性导热性，BN致密化的木材可以**地将传入的热量沿着木材表面传递，并承受垂直方向的热传导。同时，纳米层状h-BN涂层可作为氧气和挥发物的物理屏障，从而减缓放热反应。结果，大大降低了BN致密木材的燃烧速度。此外，涂覆方法简单且可扩展，可以为长度大于25厘米，宽度大于15厘米的BN致密木材创建三明治结构。与文献中报道的其他阻燃木质材料相比，BN致密化木材显示出很长的点火延迟时间和更高的拉伸强度之一。阻燃的BN致密木材满足大规模生产，高机械性能和良好的防火安全性的要求。该成果以“Fire-Resistant Structural Material Enabled by an Anisotropic Thermally Conductive Hexagonal Boron Nitride Coating”为题发表在国际**期刊Adv. Funct. Mater.上。


【图文导读】

图1.示意图展示了BN致密木材的工作原理，展示了更高的耐火性和机械性能


a）BN高密度胶合板的导热性性和遮阳性构造图

b）在工作室中研发的可伸降的BN低密度木

c）将BN紧密木头的拉伸运动力度和启动卡顿期限与另外空间了解的耐火木头的导致采取比



图2.致密木材和BN致密木材的形态和微观结构


a）低密度木头和BN低密度木头的婚纱照

b）紧密木才的SEM影像信息显示出超高缩小的成分和全塌陷的木箱生殖细胞壁

c）竖直于生张领域割孔BN紧密木，以显示信息h-BN仅包含紧密木单单从表面，的同时提高内控紧密木的结构

d）SEM画像表现BN低密度木板材的低密度木板材构成

e）BN高密度木的横截面积SEM画像展现h-BN层的尺寸为30 µm

f）横截面SEM图像文件提示了h-BN涂膜的层状空间结构

g）BN非均质化木头的SEM仰视图表示了h-BN片在非均质化木头表面上的匀称

h）在BN低密度实木板材表面上上h-BN片的TEM图面和SAED简单图案



图3.致密木材和BN致密木材的可燃性测试


a）非均质木板材在丙烷烈火下熔化30 s的攻击行为

b）提醒图现示了然烧后低密度材质的特征的变化

c,d）丙烷燃烧后高密度原木的SEM图面

e）BN紧密木头在丙烷烈火下自燃30 s的举动

f）提示图显现了点燃后BN低密度板材的社会形态发生改变

g,h）然烧后BN高密度原木木材的SEM图相





图4.致密木和BN致密木的阻燃性


a,b）确定临界热通量（qcrit）和TRP

c）在异常热通量为50 kW/m2时，此工作中的计算的的打火网络延迟时候与其余报告书的耐火木最后的十分

d）木印刷品的Tig月对数正态分布，体现 95％的置信范围内

图5.演示BN致密木材的高度各向异性热性能

a）紧密原木的对流换热系数示图图

b,c）入射热铅垂于木头植物生长位置的低密度木头的红外热像图

d）BN非均质板材的对流换热系数图示图

e,f）平行于原木木板材滋生位置的入射热的BN高密度原木木板材的红外热像图

g）使用于热传递检查的BN低密度实木板材的视频

h）沿X轴分别为体现非均质木才和BN非均质木才的俯览溫度折线

i）高密度木板材和BN高密度木板材沿Z轴的横剖面温度表曲线拟合


【总结】


在这个工作中，作者通过一种简单而**的涂覆方法展示了一种超强且耐火的BN致密木材。h-BN涂层是均匀的，并且水平堆叠在7毫米厚的致密木材的表面上，从而为**氧气扩散和暴露于热时释放的可燃挥发物提供了**的保护屏障。得益于h-BN的各向异性热导率，BN致密化木材在平面内方向上显示出出色的热扩散率，并且在平面内方向上显示出**的热阻挡。与未涂布的致密木相比，BN致密木的着火温度（Tig）提高了41oC，着火延迟时间（tig）增长了两倍，更大HRR降低了25％，表明总体上有所改善的耐火性。同时，BN致密化木材还显示出**的机械性能，高达471.5 MPa的高抗拉强度和362 Mpa·cm3/g的特殊抗拉强度，表明了这些传统结构材料的超强轻质替代品。这项工作表明，各向异性导热h-BN阻燃涂料不仅增强了木材的耐火性，而且还保持了致密化赋予材料的高强度，代表了开发可满足要求的高性能结构材料的有希望的方向。

文献链接：

Fire-Resistant Structural Material Enabled by an Anisotropic Thermally Conductive Hexagonal Boron Nitride Coating. Adv. Funct. Mater., 2019, DOI: 10.1002/adfm.201909196.