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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：

从远古传说黄金时代到接下来，原木长期被能够满足建设铁路桥梁、房源、六层和家居等构成类型。与刚铁、混凝土制品土和别的产品相关素材的创造生产技术不同于，原木手工加工不但缩减了能源模式消耗掉，然而因为其深绿节能性状而对碳踪迹引起了正面的影响力。即使有着这个性状，但因为其高火灾事故发生安会风险，原木在意式产品职业仍遭遇问题。跟随着意式社会各界对消防系统模式的优化，高速**的消防系统技能到了大大的加强，起火高温的提升和构成类型相关素材的延长日子变为进一点提升意式产品消防系统安会问题的是一个有祝愿的中心点。即使大都数已经的理论研究基本集合在减轻原木在熔化进程中的受热率（HRR），但非常少有**的方式来可以帮助延长原木起火的新闻稿。

耐燃性好剂用检查是否影响或客串物理性深层，在火灾，热解或烈焰迅速蔓延的时候打扰进行燃烧具体步骤。在原木木中加上耐燃性好剂可不可不可以可以可以的提升建筑的材料的耐火性，而会葬送竹木建筑的材料的主观优质。就算卤化灯泡和磷硅化物物物耐燃性好剂可不可不可以**削减HRR并可以可以的提升原木木的耐火性，只是没害卤化灯泡產品受到的的环境风险点还会存在的问题。相反的，硅化物物物耐燃性好剂更翠绿色，更时候可维持运用。基本都数硅化物物物耐燃性好剂均具备着优异的阻气特点，涉及粘士，粘士納米纸，二腐蚀物硅，二腐蚀物钛，磷酸钙和镁铝氢腐蚀物物。这些用使表面层绝缘层并超时原木木的热分离来削减原木木的HRR。那么，是因为其各向同性男的热膨胀道德行为在火附进呈现集中在的热通量，民俗的硅化物物物耐燃性好剂平常在增强打火稳定性方向效率十分有限。好地，主要用于防火防灾原木木的硅化物物物耐燃性好剂应在金属涂层的立体图磨内具备着较高的热传导性性，而在垂直线于该立体图磨的方积极向上具备着较低的热传导性性，可以削减原木木的最高值温湿度，可以可以可以的提升打火稳定性。


【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高密度木头的传热性性和隔热保温性关心图

b）在工作室中研发的可伸拉的BN紧密胶合板

c）将BN低密度木的收缩抗压强度和起火延长日子与其他场所曝光的耐火木的结局做出特别



图2.致密木材和BN致密木材的形态和微观结构


a）紧密实木板材和BN紧密实木板材的拍照

b）紧密木料的SEM图象界面显示出的高度压缩的的框架和全塌陷的出口细胞核壁

c）立式于产生角度割切BN紧密板材，以凸显h-BN仅重叠紧密板材单单从表面，同一保护外部紧密板材结构的

d）SEM图文出现BN高密度原木木板材的高密度原木木板材构造

e）BN低密度胶合板的横断面SEM图像文件展示h-BN层的高度为30 µm

f）受力SEM图像文件表示了h-BN金属涂层的层状框架

g）BN高密度化板材的SEM仰视图显现了h-BN片在高密度化板材外层的地域分布

h）在BN高密度木才外表面上h-BN片的TEM影像和SAED形状



图3.致密木材和BN致密木材的可燃性测试


a）高密度板材在丙烷烈火下进行燃烧30 s的攻击行为

b）表示图提示 了焚烧后低密度实木板材的特征发生改变

c,d）烧后高密度原木木材的SEM图面

e）BN高密度材质在丙烷蓝色火焰下熔化30 s的行为表现

f）提示图信息显示了一氧化碳燃烧后BN非均质木板材的状态变动

g,h）然烧后BN紧密木才的SEM图面





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）在表面热通量为50 kW/m2时，此业务的测算的打火推迟了时光与许多报表的耐火木板材毕竟的更

d）木才土样的Tig评均值，提示95％的置信时间

图5.演示BN致密木材的高度各向异性热性能

a）高密度木板材的导热提醒图

b,c）入射热竖直于木料生长发育方向盘的紧密木料的红外热像图

d）BN低密度木板材的热传导展示图

e,f）竖直于材质生长发育方问的入射热的BN非均质材质的红外热像图

g）适用于制热测验的BN紧密木料的高清图片

h）沿X轴各用信息显示高密度胶合板和BN高密度胶合板的俯览气温曲线图

i）非均质木板材和BN非均质木板材沿Z轴的横载面气温身材曲线


【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.