A highly flame-retardant, agile fire-alarming and ultrasensitive cotton fabric-based piezoresistive sensor for intelligent fire system

阻燃剂 材料科学 聚磷酸铵 极限氧指数 碳纳米管 复合材料 纳米技术 烧焦 化学工程 燃烧 工程类 化学 有机化学
作者
Jie Zhu,Yongtao Song,Jiacheng Wang,Qirong Yang,Shuqi Ma,Shuai Zhang,Ting‐Yu Chen,Zhenhua Jia
出处
期刊:Polymer Degradation and Stability [Elsevier BV]
卷期号:211: 110338-110338 被引量:24
标识
DOI:10.1016/j.polymdegradstab.2023.110338
摘要

With the high frequency of fires, multifunctional cotton fabrics with high flame retardancy and agile fire-warning ability are urgently needed. Herein, a newly cotton fabric-based piezoresistive sensor (denoted as CF@A-CNTs/APP) with intelligent fire protection and high sensitivity is proposed, which is composed of amino-functionalized carbon nanotubes (A-CNTs) and ammonium polyphosphate (APP) wrapped on cotton fabric (CF) using layer-by-layer self-assembly. The CF@A-CNTs/APP demonstrated excellent flame retardancy due to the synergistic formation of a dense flame retardant layer on the CF surface by A-CNTs and APP. The char residue of CF@A-CNTs/APP reached 44.0 wt% at 700 °C (nitrogen atmosphere), and the limiting oxygen index of CF@A-CNTs/APP was as high as 37.6%. More importantly, the CF@A-CNTs/APP triggered the fire-alarming system within 2 s. Benefiting from the pattern microstructures of double-layers CF and the high conductivity of A-CNTs, the CF@A-CNTs/APP has exhibited a high sensitivity of 3.8 kPa−1 (0 kPa-16.62 kPa). In view of outstanding flame retardancy, high sensitivity and robustness, the CF@A-CNTs/APPs could be integrated into firefighting suits or electronic skins to monitor the behavioral actions and equipment operating conditions. This work provides a novel strategy for a new generation of CF-based sensors with fire resistance and high sensitivity, and offers new insights into the preparation and application of smart fire-resistant materials in the field of the internet of things.
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