新研发的可变形态喷胶为建筑物提供持久的野火保护

2019 年，由材料科学与工程学教授埃里克-阿佩尔领导的斯坦福大学研究团队开发出一种水凝胶，可用于植被，使其在野火中得到持久保护。在一项新的研究中，经过多年对材料的改进，阿佩尔和他的团队评估了这种凝胶能否为木质结构提供类似的保护，如果可以，又该如何提供保护。

在实验室测试中，研究人员发现确实可以。原因是在富含水分的水凝胶中的液体全部燃烧殆尽后，化合物中剩余的二氧化硅将其排列成坚固、多孔的气凝胶泡沫，可以继续散热并保护下面的木材。

阿佩尔说："我们使用这个平台已经有好几年了。这一新的发展有点偶然--我们想知道这些凝胶自己会有什么表现，所以我们就把一些凝胶抹在一块木头上，然后把它暴露在实验室里随处可见的火炬火焰中。我们观察到的是凝胶膨胀成气凝胶泡沫的超酷结果"。

水凝胶是富含水分的胶状物质，有些脆弱，而气凝胶则不同，它干燥、耐用、多孔。气凝胶已被制成超级坚固的透明砖块，用于从空气中收集水分，并被制成有史以来最轻的隔音材料。气凝胶还具有出色的耐热性能，因此经常被用于与太空探索有关的应用中。

通过结合气凝胶和水凝胶的优点，阿佩尔的团队取得了令人瞩目的成果。在测试中，这种组合凝胶能够抵御直接火焰超过 7 分钟，而目前市面上的防火凝胶只能抵御不到 90 秒的火焰。

研究人员还说，目前的防火凝胶在涂抹后大约 45 分钟就会变干而失去作用。而使用他们的新材料后，由于二氧化硅气凝胶在被冲走之前会一直存在，因此可以在野火来临之前提前涂抹涂层，同时在火焰来临时仍能提供保护。

"传统的凝胶一旦变干就不起作用了，"阿佩尔说。"我们的材料在遇火后会形成二氧化硅气凝胶，在水全部蒸发后仍能继续保护处理过的基材。火灭后，这些材料可以很容易地被洗掉。"

阿佩尔还指出，他的凝胶是环保型的，只由美国林业局批准使用的材料组成。气凝胶最终被冲洗掉时，会被土壤微生物轻松分解。

"它们对人和环境都是安全的，"阿佩尔总结道。"可能还需要进一步优化，但我的希望是，我们可以对这些凝胶进行试点规模的应用和评估，这样当火灾发生时，我们就可以用它们来帮助保护关键基础设施。"

这项研究发表在《先进材料》杂志上。