Mechanically robust and multifunctional polyimide/MXene composite aerogel for smart fire protection

气凝胶 材料科学 MXenes公司 聚酰亚胺 纳米片 复合数 复合材料 热电效应 纳米技术 图层(电子) 热力学 物理
作者
Changcheng Jiang,Jiayun Chen,Xuejun Lai,Hongqiang Li,Xingrong Zeng,Yinan Zhao,Qingtao Zeng,Jiefeng Gao,Zhengzhong Wu,Yunkun Qiu
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:434: 134630-134630 被引量:73
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.134630
摘要

Multifunctional smart fire-protection aerogels are urgently needed to meet the requirement of the Internet of Everything era. Herein, we fabricated a mechanically robust and high fire-safe polyimide/MXene composite aerogel (denoted as [email protected]) with sensitive temperature-sensing and fire-warning capability. Thanks to the unique thermoelectric effect and high electrical conductivity of the 2D transition metal carbide (MXene) nanosheet, [email protected] exhibited a linear relationship between the thermoelectric voltage and the temperature difference, showing sensitive temperature-sensing capability. When being burned, it could repeatedly trigger the fire-warning system in less than 5 s. More importantly, owing to the lamellar barrier and skeleton supporting effect of the MXene nanosheets, [email protected] exhibited excellent flame retardancy, which self-extinguished within 1 s after exposing to a flame for 60 s and whose peak heat release rate was significantly decreased by 78% compared with PI aerogel. Besides, [email protected] showed impressive thermal insulation, outstanding thermostability and durable piezoresistive sensing. This work provides a novel strategy to fabricate next-generation multifunctional fireproof aerogel, showing promising applications in intelligent robots, aerospace, and railway transportation.
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