中国科学技术大学研制新型防火先进结构材料 实现材料科学领域重大突破‌

　　2025年4月14日 安徽合肥讯‌

　　中国科学技术大学俞书宏院士团队近日成功制备出一种仿珍珠母氧化铝-氰酸酯复合材料，该材料兼具早期火灾主动预警与被动式阻燃双重功能，为复杂环境下智能火灾防护系统的开发提供了全新解决方案。相关研究成果发表于国际权威期刊《国家科学评论》‌。

　　技术创新：双重功能突破传统局限‌

　　研究团队通过原子级掺杂策略，合成了铬原子掺杂的氧化铝微米片，赋予材料独特的可逆热致变色特性。当环境温度达到250℃时，材料响应时间仅需9秒，并通过图像识别技术实现火灾早期预警‌。同时，仿珍珠母的“砖-泥”多级结构设计显著提升了材料的力学性能，其弯曲强度与断裂韧性均达到国际领先水平，并有效阻碍氧气扩散，使极限氧指数提升至50%，远超传统阻燃材料标准‌。

　　技术背景：延续材料科学的长期积累‌

　　此次突破源于团队在仿生材料与纳米技术领域的深厚积淀。此前，俞书宏团队已通过酚醛树脂基复合材料研制出轻质、隔热且耐腐蚀的仿生人工木材‌，并开发了双网络结构气凝胶，实现1300℃火焰下30分钟不失效的防火性能‌。本次研究进一步将仿生设计与原子级调控结合，解决了传统结构材料中机械性能与高温稳定性难以兼顾的难题‌。

　　应用前景：赋能高端制造与智能防护‌

　　该材料在航空航天、新能源汽车及建筑领域具有广泛应用潜力：

　　智能火灾预警‌：集成机器学习算法，可实时监测高温环境并触发警报系统‌；

　　被动安全保障‌：通过阻燃特性延缓火势蔓延，为人员疏散和消防救援争取时间‌；

　　多功能结构承载‌：在极端环境下替代传统金属或塑料部件，降低系统复杂度与维护成本‌。

　　专家评价：开启材料设计新范式‌

　　业内专家指出，此项成果首次将“主动预警”与“被动防护”功能整合于单一结构材料中，为高性能智能材料的开发提供了新思路。研究团队表示，未来将进一步优化材料的规模化制备工艺，推动其在工业场景中的实际应用‌。