High-Temperature Fire Resistance and Self-Extinguishing Behavior of Cellular Graphene

石墨烯 可燃性 材料科学 阻燃剂 拉曼光谱 热重分析 燃烧 可燃极限 纳米技术 基质(水族馆) X射线光电子能谱 碳纤维 微观结构 图层(电子) 化学工程 复合材料 有机化学 化学 复合数 工程类 地质学 物理 光学 海洋学
作者
Martin Šilhavík,Prabhat Kumar,Zahid Ali Zafar,Robert Král,Petra Zemenová,Alexandra Falvey,Petr Jiricek,J. Houdková,Jiří Červenka
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:16 (11): 19403-19411 被引量:27
标识
DOI:10.1021/acsnano.2c09076
摘要

The ability to protect materials from fire is vital to many industrial applications and life safety systems. Although various chemical treatments and protective coatings have proven effective as flame retardants, they provide only temporary prevention, as they do not change the inherent flammability of a given material. In this study, we demonstrate that a simple change of the microstructure can significantly boost the fire resistance of an atomically thin material well above its oxidation stability temperature. We show that free-standing graphene layers arranged in a three-dimensional (3D) cellular network exhibit completely different flammability and combustion rates from a graphene layer placed on a substrate. Covalently cross-linked cellular graphene aerogels can resist flames in air up to 1500 °C for a minute without degrading their structure or properties. In contrast, graphene on a substrate ignites immediately above 550 °C and burns down in a few seconds. Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, and thermogravimetric studies reveal that the exceptional fire-retardant and self-extinguishing properties of cellular graphene originate from the ability to prevent carbonyl defect formation and capture nonflammable carbon dioxide gas in the pores. Our findings provide important information for understanding graphene's fire-retardant mechanism in 3D structures/assemblies, which can be used to enhance flame resistance of carbon-based materials, prevent fires, and limit fire damage.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
无心完成签到,获得积分10
1秒前
赫赫发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
执着的枫叶完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
Sun完成签到,获得积分10
2秒前
莲花盛开的应助被王六六采纳,获得10
2秒前
3秒前
3秒前
nicolas发布了新的文献求助10
3秒前
虚幻的觅露完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
3秒前
Firsterchao发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
5秒前
今后的应助被沫映采纳,获得10
5秒前
酷波er的应助被沫映采纳,获得10
5秒前
长颈鹿完成签到,获得积分10
5秒前
无私雅旋发布了新的文献求助30
5秒前
李爱国的应助被酷炫的毛巾采纳,获得10
6秒前
Anaxa发布了新的文献求助10
6秒前
汐岙晓完成签到,获得积分10
6秒前
脑洞疼的应助被老实的半梦采纳,获得10
6秒前
7秒前
7秒前
Poimi完成签到,获得积分20
7秒前
8秒前
CC完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
lkx发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
汐岙晓发布了新的文献求助10
9秒前
科研通AI6.4的应助被一诺相许采纳,获得30
9秒前
潇洒问雁发布了新的文献求助10
10秒前
keroro完成签到,获得积分10
10秒前
谦让的凝阳完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
可爱的函函的应助被小面包采纳,获得10
10秒前
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Oncology Clinical Trials: Successful Design, Conduct, and Analysis, Second Edition 800
Comprehensive Heterocyclic Chemistry IV 400
Qualitative Methodologies in Tourism Studies: Disrupting and Co-creating Critical Research 350
Représentation chimique de la structure des kérogènes et des asphaltènes en fonction de leur origine et de leur degré d'évolution 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8052513
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9480130
关于积分的说明 21301104
捐赠科研通 7620618
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3393768
关于科研通互助平台的介绍 2524856
邀请新用户注册赠送积分活动 2431827