目前大多數(shù)的傳感器材料無法兼具綠色環(huán)保、可循環(huán)使用、柔性、阻燃、高效電信號輸出等特征。智能傳感器在高溫、燃燒等惡劣環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行存在著很大的挑戰(zhàn)。因此，設(shè)計一款具有高柔性、環(huán)境友好、可重復(fù)利用及優(yōu)異火災(zāi)安全性的復(fù)合材料，并應(yīng)用于可穿戴傳感器的制備，具有十分重要的實(shí)用價值。
華南理工大學(xué)武文杰副教授與中科院納米能源與系統(tǒng)研究所王中林院士/陳翔宇教授團(tuán)隊(duì)合作，研究了不同無機(jī)填料的微納結(jié)構(gòu)與阻燃性能的構(gòu)效關(guān)系，制備了柔性、高阻燃熱塑性彈性體復(fù)合材料（FR-TPE）和阻燃摩擦納米發(fā)電機(jī)（FR-TENG），并成功應(yīng)用于消防員的智能防火鞋（圖1）。片層氫氧化鎂與球形二氧化硅（SiO2）在100:50下，FR-TPE具有優(yōu)異的阻燃性能，可通過V-0阻燃等級，氧指數(shù)達(dá)到32，燃燒過程的熱釋放速率和總熱釋放均最低（圖2）。通過對阻燃炭層的結(jié)構(gòu)演變分析，納米SiO2能夠促進(jìn)完整致密的多孔炭層的生成，多孔炭層能夠作為熱量和空氣的阻隔層，切斷燃燒循環(huán)，抑制了火焰進(jìn)一步傳播（圖3）。FR-TENG的摩擦層材料選用FR-TPE和全氟乙烯丙烯共聚物時，具有最高的表面電荷密度，達(dá)到361 μC/m2，在不同高溫條件以及酒精燈燃燒一定時間后，該器件依舊具有很高的表面電荷輸出性能，高于目前文獻(xiàn)已報道的數(shù)據(jù)（圖4）。此外，FR-TPE在多次重復(fù)加工后，仍保持優(yōu)異的性能穩(wěn)定性（圖5）。最后，設(shè)計了一個基于阻燃摩擦納米發(fā)電機(jī)的可回收智能防火鞋，發(fā)現(xiàn)該防火鞋能夠較好監(jiān)測人員的不同運(yùn)動狀態(tài)，證明其在高溫環(huán)境智能穿戴設(shè)備上的應(yīng)用潛力和可能性（圖6）。
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202402520
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