研究成果介绍

近日，安徽理工大学安全科学与工程学院董翔副教授团队在智能消防材料领域取得重要进展。研究团队开发了一种新型纳米复合涂层芳纶材料（NCANF），具有严格防火、热防护性能、可实现快速火灾报警响应及火灾报警分级指示。通过集成信号采集与传输技术，NCANF可以建立基于实时现场信息采集的联动救援模式。该研究成果以“Rigorous Fireproofing, Thermal Protection, Graded Fire Alarm and Body Language Recognition: Designing Nano-Coated Aramid for Smart Firefighting Clothing”为题，于近日发表在期刊《Advanced Fiber Materials》（中科院一区，TOP，IF=21.3）。董翔副教授和2023级安全科学与工程专业硕士生马妍为本文共同第一作者。

复合材料设计

该工作采用新型二维纳米材料AgNP@PDA@M(OH)(OCH3)，通过层层自组装技术，构建了纳米复合涂层芳纶材料（NCANF）。NCANF具有防火、热防护、热/压敏传感性能，可实现火场防护，火灾报警与行为识别等智能消防应用。

图1 NCANF的制备过程、优异性能以及智能消防应用。

图2 NCANF的形貌及成分分析。

材料优异性能

NCANF遇火形成独特的“金属-炭-空气”蜂窝状缓冲层，可承受火焰（1300 °C）冲击至少60 s。NCANF有望解决现有智能消防织物缺乏严格防火的难题。此外NCANF的低热导特性使其在直接接触热源时具有优异防护性，同时，在热辐射环境中，材料表面均匀分布的银纳米颗粒通过高效反射红外电磁波，形成防护机制。

图3 NCANF的防火性能。

图4 NCANF的热防护性能。

智能消防应用

NCANF可应用于快速火灾报警响应，并支持基于运算放大电路的火灾报警分级指示。将用作可变电阻的NCANF集成于机械手手指关节处，重复弯曲手指关节，NCANF保持稳定的电阻变化率。通过关节弯曲角度与电阻变化率的映射关系，可建立“姿态编码”，结合对肩、肘关节运动的监测可实现对消防手语的识别。

图5 NCANF的热敏传感性能及火灾报警应用。

图6 NCANF的压敏传感性能及消防手语识别应用。

原文信息

Xiang Dong *, Yan Ma, Shidai Zhang, Caiyu Rong, Xiaoyu Jiang, Yan Li, Shibin Nie, Konghu Tian. Rigorous Fireproofing, Thermal Protection, Graded Fire Alarm and Body Language Recognition: Designing Nano-Coated Aramid for Smart Firefighting Clothing. Adv. Fiber Mater., 2025. https://doi.org/10.1007/s42765-025-00569-y

作者简介

董翔，工学博士安全科学与工程学院副教授，硕士生导师，以第一作者在《Advanced Fiber Materials》、《International Journal of Biological Macromolecules》和《Polymer》等高水平期刊上发表SCI论文7篇。主持国家自然科学基金青年基金，安徽省自然科学基金青年基金，安徽省教育厅高等学校自然科学研究项目重点项目等，授权中国发明专利4项，美国发明专利1项。