Chi Zhang, Pei Wang, Zhouyu Chen, Binbin Zhai, Xiangquan Liu, Helan Zhang, Junxia Peng, Yinan He, Haonan Peng, and Yu Fang, ACS Applied Materials & Interfaces 2025, DOI: 10.1021/acsami.4c22309.

聚合物材料因其轻便、高强度和耐腐蚀性，广泛应用于制造业、农业、交通运输及电子电器等领域。然而，聚合物具有高度可燃性，点火点低，易于迅速着火并释放有害气体，带来严重的安全隐患。因此，提升聚合物的阻燃性能至关重要。当前主要的阻燃策略包括：物理共混法、化学交联法以及表面涂层法。这些方法虽然有效但却存在环境污染、成本高昂及涂层易损等问题，亟需新的环保阻燃策略。水作为一种低成本、环保且不燃烧的物质，为开发新型阻燃聚合物提供了潜力。通过凝胶乳液模板法，水可以在聚合物基体中实现微纳米级的均匀分散，形成固-液复合材料。该方法通过平衡Marangoni效应和Ostwald熟化效应调控孔隙结构，有效包封水滴进而提升材料阻燃性能，为开发环保聚合物材料提供了有效途径。

图1. cPSs-M2材料在燃烧测试中的外观变化及耐热性能

图2. cPSs-M2材料的阻燃性能及性能对比

在本研究中，我们首次利用水作为阻燃剂，通过凝胶乳液模板法成功制备了基于交联聚苯乙烯泡沫（cPSs）的固-液复合材料，该材料具有完全封闭的孔道结构。在UL-94测试中，所制备的固-液复合材料展现出优异的阻燃性能，阻燃等级达到V-0级。峰值热释放速率（PHRR）和总热释放量（THR）显著降低，点火时间（TTI）和火焰性能指数（FPI）分别增加了10倍以上和25倍以上。通过在材料表面施用厚度仅为微米级的防水涂层并选用加盐水代替纯水，我们实现了超八年的耐久性阻燃效果，不同于传统阻燃策略，本研究将水作为阻燃剂整合到材料内部，利用水的高比热、高汽化热的特点，通过冷却、稀释和窒息效应实现了材料的绿色高效阻燃。这一研究成果不仅为开发具有革命性意义的新型环保阻燃材料奠定了基础，而且在实际应用中展现出巨大的商业化潜力和广阔的前景。

第一作者：陕西师范大学硕士研究生张驰

通讯作者：陕西师范大学房喻院士、彭浩南教授、专职科研人员何怡楠

全文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.4c22309