近年來，世界各地森林野火或山火頻發(fā)，給生命財產(chǎn)帶來巨大損失。野火對那些荒地與城市交界處的人們的生命安全極具威脅性，同時對社會的經(jīng)濟(jì)、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施造成嚴(yán)重破壞。美國科學(xué)家最近開發(fā)出一種噴霧凝膠，有望更有效地保護(hù)和減少野火對建筑物的損害。

　　目前，美國農(nóng)業(yè)部林務(wù)局常用的阻燃劑有長期阻燃劑、泡沫抑制劑、保水凝膠。長效阻燃劑通常會加水稀釋后由飛機(jī)投放到目標(biāo)上，其阻燃效果是借由磷酸銨等阻燃化學(xué)物質(zhì)，降低植被燃燒的強度，以阻止火勢繼續(xù)增強。而化學(xué)泡沫和保水凝膠都只能起到短期滅火劑的作用，且化學(xué)泡沫中的全氟化界面活性劑容易對環(huán)境造成傷害，而保水凝膠中的水分則容易在高溫和強風(fēng)的環(huán)境中，迅速干燥并失去防火的作用。

　　為此人們急需開發(fā)新型、對環(huán)境友善的野火阻燃劑，以改善野火管理工作。這次美國史丹佛大學(xué)和加州理工州立大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種對環(huán)境友善、且防火能力佳的新型保水（增水）凝膠，比市場上現(xiàn)有的凝膠持續(xù)時間更長且防火效果更有效。這項研究成果于8月21日發(fā)布在《先進(jìn)材料》雜志上。

　　研究人員設(shè)計的這種保水凝膠，由美國林務(wù)局批準(zhǔn)使用的無毒成分制成，其主要材料由MHEC（甲基2-羥乙基纖維素）和CSP（多糖與二氧化硅納米膠體顆粒）混合而成。

　　這些材料容易被土壤微生物分解，還可以穩(wěn)定儲存、使用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備快速噴灑作業(yè)，讓這些保水凝膠牢固地黏著在房屋和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施上，形成一層厚厚的潮濕屏蔽層，且凝膠即便老化也具有防火效果。

　　當(dāng)野火燃燒時，會使周圍的空氣變得極其干燥且高溫（可達(dá)100°C），這會將厚厚的潮濕屏蔽中的水汽逼出，以此形成第一道保護(hù)層，確保建筑不會快速燃燒起來。

　　等待水分蒸發(fā)、把纖維素燃燒完畢后，水凝膠中的二氧化硅顆粒會留下來形成一層泡沫層（氣凝膠），它將變成第二道防護(hù)層阻燃火焰。這個原理是利用二氧化硅泡沫本身的良好隔熱絕緣特性，以及二氧化硅的熔點在1700°C左右。

　　試驗過程中，研究人員將三種水凝膠分別涂抹在膠合板上（合成木板），形成一層0.25英寸（0.6公分）的薄膜。這些凝膠分別是現(xiàn)有的商業(yè)用水凝膠，一款含有HEC（羥乙基纖維素）、MC（甲基纖維素）和CSP（多糖與二氧化硅納米膠體顆粒）的凝膠，和他們新研制的含有MHEC和CSP的水凝膠。

　　他們使用燃?xì)鈬姛簦ɑ鹧鏈囟?700°C～2054°C）對它們進(jìn)行燃燒，以模擬野火火焰（火焰溫度797°C-1197°C），觀看它們對合成木板的保護(hù)程度。

　　結(jié)果顯示，商業(yè)水凝膠產(chǎn)品只堅持不到90秒，新研制的含有MHEC和CSP的水凝膠可以抵抗噴燈超過5分鐘，不讓合成木板變黑。而含有MC、HEC和CSP的水凝膠雖然可抵抗噴燈超過7分鐘，但它存在容易老化和對環(huán)境不夠友善的問題。

　　科學(xué)家表示，這款新型的保水水凝膠，其阻燃性能要看其儲水能力，和耐高溫的二氧化硅氣凝膠，即便在高溫、干燥的環(huán)境下也依然保持作用，非常適合用于建筑物上和森林上，以保護(hù)他們免于野火的傷害。

　　論文的資深作者、史丹佛大學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與工程副教授埃里克?阿佩爾對該校的新聞室表示，“在典型的野火條件下，商業(yè)的保水凝膠會在45分鐘內(nèi)干燥。而我們開發(fā)的凝膠具有更廣泛的應(yīng)用范圍，可以在火災(zāi)發(fā)生前噴灑，具有良好的保護(hù)作用，即便遇到火災(zāi)時也能發(fā)揮作用?！?/p>

　　阿佩爾解釋說：“我們的水凝膠遇火，里面的水會先沸騰，之后里面的纖維素會被燃燒，最后只剩下二氧化硅顆粒聚集成泡沫，而它具有高度絕緣性，能夠分散熱量以保護(hù)其下方的基材，且這些殘留物只需要用水就能清洗?！薄澳壳斑@種保水凝膠對人類和環(huán)境都是安全的。未來我們會持續(xù)優(yōu)化它，進(jìn)行更多的應(yīng)用和評估，以保護(hù)人們的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。”

　　這項工作得到戈登和貝蒂摩爾基金會、施密特科學(xué)研究員和美國國家科學(xué)基金會的資助。